Layana — Titanstanzen

Titanstanzen für Präzisionsbauteile
Unübertroffene Innovation und Zuverlässigkeit

Von sicherheitskritischen Luft- und Raumfahrtstrukturen bis hin zu lebensrettenden medizinischen Implantaten – ein umfassender Leitfaden zu Titan, seinen Legierungen und dazu, wie Layana einen der anspruchsvollsten Werkstoffe der Branche unter einem Dach beherrscht.

45%
Leichter als Stahl bei gleicher Festigkeit
7
Legierungen für das Stanzen abgedeckt
AOI
Inline-Prüfung, sofern spezifiziert
Alles unter einem Dach
Werkzeugbau · Stanzen · Montage
Titan-Element und Konzept für Präzisionstechnik von Layana
Titanstanzen bei Layana – Präzision in der Umformtechnik für anspruchsvolle, leichte und korrosionsbeständige Bauteile.
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Wichtige Erkenntnisse

  • Titan bietet die Festigkeit von Stahl bei rund 45 % geringerem Gewicht, während eine natürliche Oxidschicht für eine außergewöhnliche Korrosionsbeständigkeit und Biokompatibilität sorgt.
  • Der niedrige Elastizitätsmodul und die hohe Kaltverfestigungsrate von Titan führen zu ausgeprägter Rückfederung und Kaltverschweißen – den beiden entscheidenden Herausforderungen beim Titanstanzen.
  • CP-Grade 1–4 bieten die beste Umformbarkeit für tiefgezogene Bauteile; Ti-6Al-4V (Grad 5) und die ELI-Variante (Grad 23) bieten höhere Festigkeit und medizinisch geeignete Duktilität auf Kosten der Umformbarkeit.
  • Layanas vertikal integrierte Fertigungsplattform vereint Folgeverbundstanzen, Kunststoffspritzguss, Insert-Molding und Umspritzen unter einem Dach und ermöglicht die koordinierte Fertigung komplexer Metall-, Kunststoff- und Hybridbauteile.
  • Layana ist nach IATF 16949, ISO 14001 und ISO 45001 zertifiziert, und verfügt über die erste Green Factory Certification seiner Region – Entwicklung und Fertigung von Titanbauteilen unter einem Dach.

Das Titanstanzen bildet eine Grundlage der modernen Hochleistungsfertigung und ermöglicht hochfeste, leichte und korrosionsbeständige Bauteile für die anspruchsvollsten Industrien der Welt. Von sicherheitskritischen Komponenten für Luft- und Raumfahrt sowie Automobilbau bis hin zu lebensrettenden Medizinprodukten ist die präzise Umformung von Titanlegierungen entscheidend für den technologischen Fortschritt. Aufgrund seiner werkstoffbedingten Eigenschaften – hohe Festigkeit, geringe Duktilität und starke Rückfederung – zählt Titan jedoch zu den am schwierigsten umzuformenden Werkstoffen und erfordert herausragendes Ingenieurwissen, konsequente Prozesskontrolle und moderne Fertigungstechnologien.

In diesem Umfeld höchster Präzisionsanforderungen ist Layana Company ein strategischer und unverzichtbarer Fertigungspartner. Aufbauend auf jahrzehntelanger Erfahrung im Präzisionsstanzen, eigenem Werkzeugbau und vollständiger vertikaler Integration verfügt Layana über das technische Know-how und hochentwickelte automatisierte Systeme, um anspruchsvolle Werkstoffe wie Titan sicher zu beherrschen. Unser ganzheitlicher Ansatz verbindet Design for Manufacturability (DFM) mit modernster Automatisierung und einem konsequenten Qualitätsmanagement und schafft so eine verlässliche Grundlage, auf der OEMs weltweit selbst anspruchsvollste Konstruktionen in zuverlässige, marktreife Produkte umsetzen können.

Layanas integrierte Lösung für die Hochleistungsfertigung

Layanas zentrales Ziel ist die Bereitstellung einer durchgängigen Fertigungslösung zur Verkürzung der Markteinführungszeit, Senkung der Gesamtbetriebskosten und Sicherstellung langfristiger Produktzuverlässigkeit. Dieses integrierte Modell wurde speziell entwickelt, um die besonderen Herausforderungen des Titanstanzens zu meistern, bei denen der Erfolg von Kontrolle und Präzision in jeder Phase abhängt – vom ersten Entwurf des Stanzwerkzeugs bis zur abschließenden Prüfung.

Durch die Bündelung von Werkzeugbau, Stanzen, Kunststoffspritzguss und automatisierter Montage unter einem Dach gewährleistet Layana eine beispiellose Prozesskontrolle, hohe Fertigungsflexibilität und vollständige Verantwortung über den gesamten Lebenszyklus eines Titanbauteils.

Kompetenz unter einem Dach

Werkzeugbau – eigener Stanzwerkzeugentwurf, CNC-Bearbeitung, Drahterodieren und Präzisionsschleifen.

Simulation – FEA-Simulation von Rückfederung, Materialfluss und Spannungskonzentrationen.

Serienfertigung – automatisierte Hochtonnagepressen mit Inline-AOI-Prüfung, sofern spezifiziert.

Hybridmontage – Insert-Molding und Mehrkomponenten-Spritzguss in Kombination mit gestanzten Titanbauteilen.

Layanas besondere Vorteile im Präzisionsstanzen

Layanas Fähigkeit, selbst bei anspruchsvollsten Anwendungen dauerhaft hochwertige und zuverlässige Ergebnisse zu liefern, beruht auf einer Reihe besonderer Wettbewerbsvorteile, die den gesamten Produktlebenszyklus prägen.

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Echte vertikale Integration

Werkzeugbau, Stanzwerkzeugentwicklung, Fertigung, Stanzen, Kunststoffspritzguss und automatisierte Montage erfolgen vollständig im eigenen Haus – dadurch entfallen Verzögerungen und Qualitätsrisiken, die durch die Abstimmung mehrerer Zulieferer entstehen.

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Fortschrittliche Entwicklung und Forschung

Unser Entwicklungsteam setzt DFM und DFMEA ein, um Bauteile bereits in der Konstruktionsphase zu optimieren – entscheidend, um die Rückfederung von Titan vorherzusagen und auszugleichen, noch bevor ein Stanzwerkzeug gefertigt wird.

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Kompetenz in der Hybridfertigung

Die Beherrschung von Insert-Molding, Rolle-zu-Rolle-Verfahren und Mehrkomponenten-Spritzguss ermöglicht die nahtlose Kombination gestanzter Titanbauteile mit technischen Kunststoffen.

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Nachhaltige Fertigung

Als zertifizierte Green Factory integriert Layana ESG-Grundsätze in sämtliche Betriebsabläufe – mit energieeffizienten Systemen, geschlossenen Wasserkreisläufen und aktivem CO₂-Fußabdruckmanagement.

Layanas Zertifizierungen und internationale Anerkennung

Vertrauen und Regelkonformität bilden die Grundlage der Zusammenarbeit von Layana mit führenden OEMs weltweit. Unsere Prozesse und unser Qualitätsmanagementsystem entsprechen international anerkannten Normen.

IATF 16949

Zertifiziert für die globale Automobilindustrie und Garant für robuste Prozesskontrolle sowie Qualitätssicherung bei anspruchsvollen Anwendungen.

ISO 14001

Bestätigt die Wirksamkeit von Layanas Umweltmanagementsystem (EMS) und unterstreicht unser Engagement für nachhaltige Betriebsabläufe.

ISO 45001

Gewährleistet ein Arbeitsschutzmanagementsystem auf höchstem internationalem Niveau und stellt das Wohlergehen des Layana-Teams in den Mittelpunkt.

Green Factory Certification

Als erstes Unternehmen unserer Region erhielten wir diese Zertifizierung – ein nachweisbarer Erfolg in den Bereichen saubere Produktion, Energieeffizienz und zirkuläres Ressourcenmanagement.

Was ist Titanstanzen?

Titanstanzen ist ein spezialisiertes Verfahren der Metallumformung, bei dem Titanbleche oder Titanbänder aus Legierungen zu präzisen dreidimensionalen Bauteilen geformt werden. Eine mechanische oder hydraulische Hochtonnagepresse presst ein speziell entwickeltes Stanzwerkzeug auf das Titanwerkstück und erzeugt kontrollierte Biege-, Streck- und Umformvorgänge bis zur gewünschten Geometrie.

Zusammensetzung und technische Eigenschaften von kommerziell reinem Titan Grade 2
Titan Grad 2. Repräsentative Zusammensetzung und Referenzwerte der Werkstoffeigenschaften für kommerziell reines Titan in Umformanwendungen.
~45%
Leichter als Stahl bei gleicher Festigkeit
Rückfederung im Vergleich zu gängigen Stahlsorten
AOI
Inline-Prüfung bei Layana verfügbar
4
Wesentliche Stanzverfahren (unten)

Im Gegensatz zu konventionelleren Metallen wie Stahl oder Aluminium macht die besondere Kombination aus hoher Festigkeit, niedrigem Elastizitätsmodul und ausgeprägter Kaltverfestigung Titan zu einem außergewöhnlich anspruchsvollen Werkstoff für das Stanzen. Erfolgreiches Titanstanzen erfordert ein tiefes Verständnis der Werkstoffkunde, äußerst robuste und präzise Werkzeuge sowie exakt geregelte Pressenparameter. Die zentralen Herausforderungen – Kaltverschweißen (Material haftet an der Oberfläche des Stanzwerkzeugs), Rückfederung (die Tendenz des Werkstoffs, teilweise in seine ursprüngliche Form zurückzukehren) sowie die Gefahr von Rissbildung – müssen durch fundierte Entwicklung und moderne Prozessüberwachung systematisch beherrscht werden. Layanas Kompetenz in DFM und im eigenen Werkzeugbau ist entscheidend, um diese Herausforderungen bereits bei der Prozessauslegung zu lösen.

Wie schneidet Titan im Vergleich zu Stahl und Aluminium ab?

Ein Vergleich von Titan mit den beiden am häufigsten gestanzten Metallen zeigt, warum OEMs diesen Werkstoff gezielt einsetzen – und weshalb dafür ein spezialisierter Partner im Titanstanzen erforderlich ist. Die folgende Tabelle vergleicht repräsentative Werte geglühter Bleche.

Eigenschaft Titan (CP Grad 2) Edelstahl (304) Aluminium (5052-H32)
Dichteg/cm³ 4,51 – ca. 45 % leichter als Stahl 8.00 2.68
ZugfestigkeitMPa, typisch ~345 ~515 ~230
ElastizitätsmodulGPa ~103 – der niedrige Elastizitätsmodul führt zu starker Rückfederung ~193 ~70
Festigkeits-Gewichts-Verhältnis Hervorragend – der entscheidende Vorteil Mittel Gut
Rückfederung bei der Umformung Hoch – erfordert FEA-gestützte Überbiegekompensation Mittel Gering bis mittel
Korrosionsbeständigkeit Hervorragend – selbstheilende passive Oxidschicht Gut; anfällig gegenüber Chloriden Gut; häufig eloxiert
Biokompatibilität Hervorragend – für Implantate geeignet Eingeschränkt (Nickelgehalt) Nicht für Implantate geeignet
Neigung zum Kaltverschweißen Sehr hoch – erfordert beschichtete Stanzwerkzeuge und Schmierstoffe Mittel Gering
Relative Materialkosten Hoch Gering bis mittel Gering

Fazit: Titan überzeugt eindeutig bei spezifischer Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Biokompatibilität, doch der niedrige Elastizitätsmodul, die Neigung zum Kaltverschweißen und die hohen Rohmaterialkosten machen das Verfahren nur wirtschaftlich, wenn Ausschuss minimiert wird und die Umformung auf Anhieb gelingt. Genau hier zahlen sich Layanas eigener Werkzeugbau und simulationsgestütztes DFM aus.

Eine kurze Geschichte des Titans: Vom schwarzen Sand aus Cornwall bis ins Zeitalter der Elektromobilität

Titan ist ein vergleichsweise junger Konstruktionswerkstoff – erst seit rund 80 Jahren wirtschaftlich nutzbar. Sein Weg von der wissenschaftlichen Entdeckung über den Werkstoff der Luft- und Raumfahrt bis hin zum Massenmarkt erklärt, warum Fachwissen im Titanstanzen bis heute selten ist.

Zeitleiste von der Entdeckung des Titans bis zu modernen Präzisionsstanzen-Anwendungen
Eine kurze Geschichte des Titans. Von schwarzem Sand und frühen Gewinnungsverfahren bis zu Anwendungen in Luft- und Raumfahrt, Medizintechnik und Präzisionsstanzen.
1791Entdeckung

Ein unbekanntes Element im schwarzen Sand

Der Hobbygeologe und Geistliche William Gregor entdeckt im schwarzen magnetischen Sand von Cornwall in England ein unbekanntes metallisches Element – das Mineral wird später als Ilmenit bezeichnet.

1795Namensgebung

Benannt nach den Titanen

Der deutsche Chemiker Martin Heinrich Klaproth entdeckt das Element unabhängig im Rutilerz und nennt es Titan, nach den Titanen der griechischen Mythologie – ein passender Name für die Festigkeit, die der Werkstoff später unter Beweis stellen sollte.

1910Erstes reines Metall

Das Hunter-Verfahren

Der Metallurge Matthew Hunter stellt erstmals 99,9 % reines Titan her, indem er Titantetrachlorid mit Natrium reduziert – der Nachweis, dass sich das Metall isolieren lässt, wenn auch noch nicht im industriellen Maßstab.

1940Industrialisierung

Das Kroll-Verfahren

William Kroll patentiert die Reduktion von Titantetrachlorid mit Magnesium – der entscheidende Durchbruch für die wirtschaftliche Herstellung von Titan. Das Kroll-Verfahren ist bis heute das dominierende Produktionsverfahren.

1950er–1960er JahreZeitalter der Luft- und Raumfahrt

Der Kalte Krieg treibt die Luftfahrt an ihre Grenzen

Die militärische Luftfahrt löst umfangreiche Investitionen in die Titanmetallurgie aus, und Ti-6Al-4V wird 1954 entwickelt – bis heute die weltweit am häufigsten verwendete Titanlegierung.

Beispiel: Die Struktur der Lockheed SR-71 Blackbird bestand zu rund 85 % aus Titan, um den dauerhaften Oberflächentemperaturen bei Mach 3+ standzuhalten.

1980er JahreEinsatz in der Medizintechnik

Der Standard für Implantate

Die Biokompatibilität und Osseointegration von Titan machen es zum bevorzugten Werkstoff für orthopädische und dentale Implantate. Ti-6Al-4V ELI (Grad 23) mit besonders geringem Interstitialgehalt ist für chirurgische Anwendungen genormt.

2000er JahreZeitalter der Konsumgüter

Hochwertige Konsumprodukte

Sinkende Verarbeitungskosten bringen Titan in Uhren, Brillen, Sportartikel und hochwertige Elektronik – überall dort, wo Haptik, Langlebigkeit und Oberflächenqualität eine Premiumpositionierung ermöglichen.

HeuteElektromobilität und Leichtbau

Präzisionsstanzen im industriellen Maßstab

Elektrifizierung und Leichtbau bringen Titan in Batteriegehäuse für Elektrofahrzeuge, Leistungselektronik und Smartphone-Rahmen – Anwendungen, die Stanzprozesse mit hohen Stückzahlen und eng kontrollierten Prozessen statt Einzelbearbeitung durch Zerspanung erfordern. Genau für diese Anforderungen wurden Layanas automatisierte Titanstanzlinien entwickelt.

Arten und Verfahren des Titanstanzens

Der Begriff „Titanstanzen“ umfasst verschiedene spezifische Umformverfahren, die jeweils für unterschiedliche Bauteilgeometrien und Komplexitätsgrade geeignet sind. Welches Verfahren optimal ist, hängt von der Titanlegierung, der Materialdicke und den Anforderungen der jeweiligen Anwendung ab.

Ausschneiden
Zuschneiden der Ausgangsform
Schneidet einen präzisen Zuschnitt („Blank“) aus einem größeren Titanblech. Präzises Ausschneiden ist entscheidend für saubere Schnittkanten und zur Vermeidung von Mikrorissen, die sich während der nachfolgenden Umformung ausbreiten könnten.
Tiefziehen
Becher- und Kastenformen
Formt einen ebenen Titanzuschnitt zu einem tiefen becher- oder kastenförmigen Bauteil. Dafür sind eine präzise Kontrolle der Schmierung, der Niederhalterkraft und der Stempelgeschwindigkeit erforderlich, um Risse oder Faltenbildung zu vermeiden.
Biegen und Umformen
Konturen formen
Formt das Bauteil durch kontrolliertes Biegen entlang einer Achse oder komplexer Konturen. Die Beherrschung der Rückfederung ist die größte Herausforderung und erfordert häufig Überbiegeberechnungen sowie spezielle Stanzwerkzeuge.
Prägen
Detailumformung unter hohem Druck
Ein Hochdruckverfahren, bei dem Titan gezielt in die feinsten Konturen des Stanzwerkzeugs gepresst wird – zur Erzeugung komplexer Merkmale, scharfer Kanten oder definierter Oberflächenstrukturen.

Zu den häufig eingesetzten Titanlegierungen beim Stanzen gehören kommerziell reines Titan (CP Grad 2) aufgrund seiner guten Umformbarkeit und Korrosionsbeständigkeit sowie Ti-6Al-4V (Grad 5) für Anwendungen mit besonders hohen Anforderungen an das Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht – wobei diese Legierung deutlich anspruchsvoller umzuformen ist. Siehe die Vergleichstabelle der Legierungen unten für eine vollständige Übersicht.

Vorteile und Grenzen des Titanstanzens

Trotz der fertigungstechnischen Herausforderungen bieten Bauteile aus Titanstanzen entscheidende Vorteile, die sie für anspruchsvolle Anwendungen unverzichtbar machen – gleichzeitig müssen technische Herausforderungen durch spezielles Fachwissen beherrscht werden.

Herausragende Vorteile

⚖️

Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht

Titan bietet die Festigkeit von Stahl bei einem um etwa 45 % geringeren Gewicht – ideal zur Gewichtsreduzierung in Luft- und Raumfahrt, Automobilbau und tragbarer Elektronik.

🛡️

Korrosionsbeständigkeit

Eine stabile, schützende Oxidschicht widersteht Salzwasser, aggressiven Industriechemikalien und Körperflüssigkeiten – der bevorzugte Werkstoff für maritime, chemische und medizinische Implantatanwendungen.

🩺

Biokompatibilität

Ungiftig und vom menschlichen Körper sehr gut verträglich, wodurch Titan zum Standardwerkstoff für chirurgische Implantate, orthopädische Komponenten und Dentalanwendungen wird.

🔥

Hochtemperaturbeständigkeit

Titanlegierungen behalten ihre mechanischen Eigenschaften und ihre strukturelle Integrität bei erhöhten Temperaturen, bei denen Aluminium versagen würde – geeignet für Motor- und Abgaskomponenten.

Zu bewältigende technische Herausforderungen

Herausforderung Ursache So begegnet Layana der Herausforderung
Hohe Materialkosten Titan ist deutlich teurer als herkömmliche Metalle Optimierte Schachtelung und DFM zur Ausschussreduzierung und Minimierung von Materialverlusten
Ausgeprägte Rückfederung Der niedrige Elastizitätsmodul führt dazu, dass das Material nach der Umformung zurückfedert FEA-Simulation und Überbiegekompensation bereits in der Stanzwerkzeugkonstruktion integriert
Kaltverschweißen Titan verschweißt unter Druck kalt mit der Oberfläche des Stanzwerkzeugs Spezielle Werkzeugbeschichtungen, moderne Schmierstoffe und präzise Prozesskontrolle
Hoher Werkzeugverschleiß Extreme Umformkräfte führen zu einem schnellen Verschleiß der Stanzwerkzeuge Hochfeste Werkzeugstähle, robuster eigener Werkzeugbau und vorbeugende Wartung
Geringe Duktilität / Kaltverfestigung Titan neigt bei zu aggressiver Umformung zu Rissbildung Geeignete Biegeradien sowie mehrstufige Folge- und Umformprozesse

Der Titanstanzprozess und die Methodik von Layana

Layana realisiert Titanstanzprojekte mit einer systematischen, qualitätsorientierten Methodik, die Entwicklung, Fertigung und Automatisierung eng miteinander verbindet – damit jedes Bauteil dauerhaft exakt die geforderten Spezifikationen erfüllt.

Schritt 01
Gemeinsame Konstruktion und Machbarkeitsanalyse
Layanas Entwicklungsteam arbeitet gemeinsam mit dem Kunden mithilfe von DFM und DFMEA daran, Fertigungsherausforderungen zu erkennen, Geometrien für eine optimale Umformbarkeit auszulegen und die passende Titanlegierung auszuwählen.
Schritt 02
Werkzeugkonstruktion und Simulation
Folgeverbund- oder Transferwerkzeuge werden mit CAD/CAE-Software ausgelegt. Die FEA-Simulation prognostiziert Materialfluss, identifiziert Spannungskonzentrationen und berechnet die erforderliche Rückfederungskompensation.
Schritt 03
Eigener Werkzeugbau
Validierte Werkzeugkonstruktionen werden in Layanas Werkzeugbau mit CNC-Bearbeitung, Drahterodieren und Präzisionsschleifen gefertigt und erreichen Genauigkeiten im Mikrometerbereich.
Schritt 04
Prozessvalidierung und Prototypenfertigung
Die Stanzwerkzeuge werden auf seriennaher Fertigungsausrüstung getestet. Erstmusterprüfberichte (FAIR) und SPC-Daten bestätigen die Stabilität und Leistungsfähigkeit des Prozesses.
Schritt 05
Automatisiertes Stanzen und Inline-Prüfung
Robotersysteme führen Titanbänder oder Zuschnitte in Hochtonnagepressen ein. Automatisierte AOI-Systeme überwachen kritische Merkmale, sofern dies im Programm und Prüfplan vorgesehen ist.
Schritt 06
Sekundärprozesse und Hybridmontage
Nach dem Stanzen folgen Entgraten, Reinigung und Oberflächenbehandlung. Komplexe Hybridbauteile werden in automatisierte Insert-Molding-Zellen überführt, um sie mit technischen Kunststoffen zu verbinden.
Präzisions-Metallstanzkapazitäten von Layana und repräsentative Stanzbauteile
Präzisionsstanzkompetenzen von Layana. Feinschneiden, Tiefziehen, Mikrostanzen und Folgeverbundstanzen unter einem Dach.

Gängige Titanlegierungen für das Stanzen

Titanlegierungen reichen von besonders gut umformbaren kommerziell reinen Sorten bis hin zu hochfesten Alpha-Beta- und Beta-Legierungen. Die Auswahl der richtigen Sorte bedeutet eine Abwägung zwischen Umformbarkeit, Festigkeit, Temperaturbeständigkeit und Kosten.

Die vier Familien der Titanlegierungen

Familie 01 Alpha (α) – kommerziell reines Titan Am besten umformbar
CP-Grade 1–4 sind unlegierte oder nahezu unlegierte Titansorten mit einer vollständig alpha-gefügen Struktur. Sie bieten die beste Umformbarkeit, Schweißbarkeit und Korrosionsbeständigkeit aller Titanfamilien, können jedoch nicht durch Wärmebehandlung verfestigt werden – die Festigkeit entsteht ausschließlich durch den Gehalt an Zwischengitterelementen und Kaltverformung. Diese Werkstofffamilie ist die bevorzugte Wahl für tiefgezogene und stark umgeformte Stanzteile.
Familie 02 Nahezu Alpha – z. B. Ti-3Al-2.5V (Grad 9) Ausgewogen
Überwiegend Alpha-Legierungen mit einem geringen Zusatz an Beta-stabilisierenden Elementen. Sie schließen die Lücke zwischen CP-Titan und vollständigen Alpha-Beta-Legierungen – mit mittlerer Festigkeit, guter Kaltumformbarkeit und guter Schweißbarkeit. Grad 9 wird häufig als Coil oder Band geliefert und eignet sich daher besonders für das Folgeverbundstanzen dünnwandiger Bauteile.
Familie 03 Alpha-Beta (α-β) – z. B. Ti-6Al-4V (Grad 5 / 23) Hohe Festigkeit
Zweiphasige Legierungen, die durch Wärmebehandlung hohe Festigkeiten erreichen können. Ti-6Al-4V allein macht etwa die Hälfte des weltweit eingesetzten Titans aus. Beim Stanzen ist diese Familie besonders anspruchsvoll – ausgeprägte Rückfederung und Kaltverschweißen erfordern typischerweise FEA-gestützte Kompensation, beschichtete Stanzwerkzeuge und häufig Warmumformung. Sie wird eingesetzt, wenn das Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht den höheren Prozessaufwand rechtfertigt.
Familie 04 Beta (β) – z. B. Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al Spezialwerkstoff
Metastabile Beta-Legierungen lassen sich im lösungsgeglühten Zustand außergewöhnlich gut kalt umformen und anschließend durch Auslagern auf sehr hohe Festigkeiten bringen – eine attraktive Prozessfolge für komplexe Stanzgeometrien wie Federn, Clips und Luft- und Raumfahrt-Halterungen. Höhere Rohmaterialkosten und strengere Anforderungen an die Wärmebehandlung begrenzen ihren Einsatz auf spezielle Anwendungen.

Vergleich nach Werkstoffsorte

Sorte / UNS Klassifizierung Wesentliche Eigenschaften Hinweise zum Stanzen Typische Anwendungen
CP Grad 1UNS R50250 Kommerziell rein (α) Weichste und duktilste CP-Sorte; geringste Festigkeit (~170 MPa Mindest-Zugfestigkeit); ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit Beste Umformbarkeit aller Titansorten – ideal für Tiefziehen und enge Biegeradien Anlagen für die chemische Verarbeitung, tiefgezogene Gehäuse, medizinische Schalen
CP Grad 2UNS R50400 Kommerziell rein (α) Beste Kombination aus Umformbarkeit, Festigkeit (~345 MPa Mindest-Zugfestigkeit) und Korrosionsbeständigkeit; Industriestandard unter den CP-Sorten Sehr gut umformbar mit vorhersehbarer, moderater Rückfederung – die Standardwahl für Titanstanzteile Flugzeughaut, maritime Komponenten, Wärmetauscher, Architekturverkleidungen
CP Grad 3UNS R50550 Kommerziell rein (α) Höhere Festigkeit als Grad 2 (~450 MPa Mindest-Zugfestigkeit) bei leicht reduzierter Duktilität Mittlere Umformbarkeit; erfordert größere Biegeradien und eine präzisere Prozesskontrolle als Grad 2 Luft- und Raumfahrtbeschläge, Kryobehälter, druckkritische Komponenten
CP Grad 4UNS R50700 Kommerziell rein (α) Höchste Festigkeit unter den CP-Sorten (~550 MPa Mindest-Zugfestigkeit); geringere Duktilität als Grade 1–3 Umformbar, jedoch mit erhöhtem Risiko für Rückfederung und Rissbildung – erfordert sorgfältiges DFM und Werkzeugdesign Flugzeugkomponenten, chirurgische Instrumente, hochfeste Befestigungselemente
Ti-6Al-4V (Grad 5)UNS R56400 Alpha-Beta ~895 MPa Mindest-Zugfestigkeit – etwa doppelt so hoch wie bei CP-Titan; die weltweit am häufigsten eingesetzte Titanlegierung Ausgeprägte Rückfederung und hohes Risiko für Kaltverschweißen; erfordert FEA-gestützte Überbiegekompensation und spezielle Schmierung Strukturbauteile für die Luft- und Raumfahrt, Batterie-/BDU-Gehäuse für Elektrofahrzeuge, Hochleistungs-Automobilkomponenten
Ti-6Al-4V ELI (Grad 23)UNS R56401 Alpha-Beta (Extra-Low Interstitial) Gleiche Nennzusammensetzung wie Grad 5, jedoch mit geringerem Sauerstoff- und Eisengehalt, wodurch Duktilität und Bruchzähigkeit verbessert werden Etwas leichter umformbar als Standard-Grad 5, dennoch anspruchsvoll Orthopädische Implantate, chirurgische Geräte, biokompatible Strukturbauteile
Ti-3Al-2.5V (Grad 9)UNS R56320 Nahezu Alpha Mittlere Festigkeit (~620 MPa Mindest-Zugfestigkeit) zwischen CP-Titan und Grad 5 bei guter Schweißbarkeit Gute Umformbarkeit für Rohre und dünnwandige Stanzteile; häufig als Coil/Band geliefert Hydraulik- und Pneumatikrohre, Sportartikel, Luft- und Raumfahrtleitungen

Die angegebenen Mindestwerte der Zugfestigkeit entsprechen repräsentativen ASTM-/ASME-Spezifikationen für geglühtes Blech und können je nach Lieferant, Produktform und Wärmebehandlungszustand abweichen. Das Engineering-Team von Layana wählt die geeignete Sorte, den Zustand und die Spezifikation (z. B. AMS, ASTM B265) passend zu den mechanischen, korrosionsbezogenen und regulatorischen Anforderungen der jeweiligen Anwendung aus.

Die Auswahl der richtigen Titansorte ist ebenso eine Entscheidung für den Stanzprozess wie für den Werkstoff. Layanas DFM-Prozess bewertet Umformbarkeit, Rückfederungsverhalten und endgültige mechanische Anforderungen, bevor ein einziges Stanzwerkzeug gefertigt wird.

Produkte, Anwendungen und bediente Branchen

Layanas Fachkompetenz im Präzisionsstanzen findet direkte Anwendung bei der Fertigung hochleistungsfähiger Titanbauteile für verschiedenste Branchen, in denen ein Bauteilversagen keine Option ist.

🚗

Automobilindustrie und Elektrofahrzeuge

Leichtbau-Strukturkomponenten, Hochleistungs-Abgasflansche, Ventilhalterungen für Motoren sowie Schutzgehäuse für Batterie- und Leistungselektronikmodule.

🩺

Medizintechnik

Chirurgische Instrumente, orthopädische Implantate (Knochenplatten und Schrauben), Zahnersatzkomponenten sowie Gehäuse für implantierbare elektronische Geräte wie Herzschrittmacher.

Leistungselektronik und Industrie

Kühlkörper, Abschirmkomponenten, Steckverbinder und Sensorgehäuse für Umgebungen mit höchsten Anforderungen an Korrosionsbeständigkeit und Langlebigkeit.

📱

Konsumelektronik

Hochwertige Optik, Haptik und Langlebigkeit für Premium-Smartphone-Rahmen, Laptopgehäuse und Komponenten tragbarer Geräte.

Titanstanzen ist ein Bestandteil der vertikal integrierten Fertigungsplattform von Layana. Erfahren Sie, wie unsere Kompetenzen, Qualitätssysteme und unser Nachhaltigkeitsprogramm ineinandergreifen.

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Fertigungslösungen

Präzisionsmetallstanzen, Kunststoff- und Zweikomponenten-Spritzguss sowie ganzheitliche Entwicklung — eine Fertigungsstätte, alle Kompetenzen.

Qualitätsmanagement und Qualitätssicherung

IATF 16949, Six Sigma, Inline-Prüfung und kontinuierliche Verbesserung — so wird Qualität in jede Komponente integriert.

🌿

Green Factory-Zertifizierung

Layanas Weg zu nachhaltiger Fertigung — als erstes Unternehmen in unserer Region mit Green Factory-Zertifizierung.

🔶

Kupferstanzen

Ergänzender Entwicklungsleitfaden zu Kupfer — Geschichte, Eigenschaften, Legierungen und Anwendungen in der Präzisionsstanztechnik.

FAQ — Titanstanzen

Titanstanzen ist ein Umformverfahren für Metalle, bei dem Titanblech oder Titanband mithilfe einer Hochleistungs-Presse und eines kundenspezifischen Stanzwerkzeugs zu präzisen Bauteilen geformt wird. Aufgrund der hohen Festigkeit, der geringen Duktilität und der ausgeprägten Rückfederung von Titan sind im Vergleich zu herkömmlichen Metallen eine spezialisierte Werkzeugauslegung, FEA-Simulation und eng kontrollierte Pressenparameter erforderlich.
Das hängt von der Anwendung ab. CP Grade 1 und Grade 2 bieten die beste Umformbarkeit und sind die Standardwahl für tiefgezogene oder stark umgeformte Bauteile. Ti-6Al-4V (Grade 5) wird gewählt, wenn das Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht entscheidend ist, obwohl die Umformung anspruchsvoller ist. Ti-6Al-4V ELI (Grade 23) wird für medizinische Implantate eingesetzt, die zusätzliche Duktilität und Biokompatibilität erfordern.
Titan besitzt einen niedrigen Elastizitätsmodul, wodurch nach der Umformung eine deutliche Rückfederung entsteht, und neigt unter Druck stark zum Kaltverschweißen an der Werkzeugoberfläche. Zusammen mit der hohen Kaltverfestigungsrate und der im Vergleich zu Stahl und Aluminium geringeren Duktilität erfordert dies spezielle Werkzeuge, Beschichtungen, Schmierung und Simulationen, um Rissbildung und Werkzeugverschleiß zu vermeiden.
Kommerziell reines Titan (CP) der Grade 1–4 ist unlegiert oder nahezu unlegiert und bietet eine hervorragende Umformbarkeit sowie Korrosionsbeständigkeit, jedoch eine geringere Festigkeit. Ti-6Al-4V (Grade 5) ist eine Alpha-Beta-Legierung mit 6 % Aluminium und 4 % Vanadium und erreicht etwa die doppelte Festigkeit von CP-Titan, allerdings auf Kosten der Umformbarkeit, wodurch es deutlich anspruchsvoller zu stanzen ist.
Gestanzte Titanbauteile werden in Struktur- und Abgaskomponenten der Luft- und Raumfahrt sowie der Automobilindustrie, in Gehäusen für EV-Batterien und Leistungselektronik, medizinischen Implantaten und chirurgischen Instrumenten, Leistungselektronik und Industrie-Steckverbindern sowie in hochwertiger Konsumelektronik wie Smartphone-Rahmen und Wearables eingesetzt.
Beides ist möglich, abhängig von Legierung und Geometrie. Dünne Bleche aus kommerziell reinem Titan (Grade 1–2) werden üblicherweise kalt umgeformt. Hochfeste Legierungen wie Ti-6Al-4V erfordern häufig Warm- oder Heißumformung — typischerweise bei 300–600 °C oder höher — um Rückfederung zu reduzieren, die Duktilität zu verbessern und Rissbildung zu verhindern. Die Umformtemperatur wird während der DFM-Phase festgelegt und durch FEA-Simulation validiert.
Ja. Titan CP Grade 1 und Grade 2 kann erfolgreich tiefgezogen werden, allerdings ist das Prozessfenster enger als bei Stahl oder Aluminium. Der Erfolg hängt von präzise kontrollierter Niederhalterkraft, Stempelgeschwindigkeit und spezieller Schmierung zur Vermeidung von Kaltverschweißen ab. Komplexe Geometrien können mehrstufiges Tiefziehen oder eine Zwischenentspannung durch Wärmebehandlung erfordern.
Präzisions-Titanstanzen umfasst typischerweise Folien und Bleche von etwa 0,1 mm bis 3 mm. Dünnere Folien erfordern äußerst präzise Werkzeugspalte, um Risse zu vermeiden, während größere Materialdicken höhere Presskräfte und bei hochfesten Legierungen erhöhte Umformtemperaturen benötigen. Der praktische Bereich hängt von der Legierung und der Bauteilgeometrie ab.
Bei Großserien ja. Stanzen erzeugt nahezu endkonturnahe Bauteile mit minimalem Ausschuss — entscheidend angesichts der hohen Rohmaterialkosten von Titan — und deutlich kürzeren Zykluszeiten als die Zerspanung. CNC-Bearbeitung bleibt die bessere Wahl für Prototypen, sehr kleine Stückzahlen oder Geometrien, die nicht umgeformt werden können. Nach Amortisierung des Werkzeugbaus bietet Stanzen in der Regel deutlich niedrigere Stückkosten.

Referenzen und Normen

Die in diesem Leitfaden genannten Materialeigenschaften und Spezifikationen basieren auf den folgenden Industriestandards und Referenzwerken.

  1. ASTM B265 — Standard Specification for Titanium and Titanium Alloy Strip, Sheet, and Plate. ASTM International.
  2. AMS 4911 — Titanium Alloy Sheet, Strip, and Plate, 6Al-4V, Annealed. SAE International.
  3. ISO 5832-3 — Implants for Surgery — Metallic Materials — Part 3: Wrought Titanium 6-Aluminium 4-Vanadium Alloy. International Organization for Standardization.
  4. ASM Handbook, Volume 14B — Metalworking: Sheet Forming. ASM International.
  5. Leyens, C. & Peters, M. (eds.), Titanium and Titanium Alloys: Fundamentals and Applications. Wiley-VCH.