ASTM F136: Der ultimative Leitfaden

Willkommen, liebe Leser! Heute tauchen wir tief ein in die faszinierende Welt der ASTM F136. Jetzt fragen Sie sich vielleicht: "Was in aller Welt ist ASTM F136?" Keine Sorge, ich habe alles für Sie. Am Ende dieses ausführlichen Leitfadens werden Sie alles wissen, was es über dieses bemerkenswerte Material zu wissen gibt.

Überblick über ASTM F136

ASTM F136, auch bekannt als Titan 6Al-4V ELI (Extra Low Interstitial), ist eine Titanlegierung, die für ihre Verwendung im medizinischen Bereich bekannt ist. Diese Legierung zeichnet sich durch ihre Biokompatibilität, Korrosionsbeständigkeit und hervorragenden mechanischen Eigenschaften aus, was sie zu einem bevorzugten Material für medizinische Implantate, chirurgische Instrumente und andere kritische Anwendungen macht.

Wichtige Details der ASTM F136

• Zusammensetzung: Titan, Aluminium, Vanadium
• Eigenschaften: Hohe Festigkeit, geringes Gewicht, Korrosionsbeständigkeit, Biokompatibilität
• Anwendungen: Medizinische Implantate, chirurgische Instrumente, Komponenten für die Luft- und Raumfahrt
• Spezifikationen: Die Norm ASTM F136 definiert die Qualität und die Eigenschaften der Legierung

Arten, Zusammensetzung, Eigenschaften und Merkmale

Um die ASTM F136 wirklich zu verstehen, ist es wichtig, ihre Zusammensetzung, Eigenschaften und Merkmale zu kennen. Schauen wir uns das mal an:

Zusammensetzung von ASTM F136

Element	Prozentsatz
Titan (Ti)	88 – 90%
Aluminium (Al)	5.5 – 6.75%
Vanadium (V)	3.5 – 4.5%
Sauerstoff (O)	≤ 0,13%
Kohlenstoff (C)	≤ 0,08%
Stickstoff (N)	≤ 0,05%
Wasserstoff (H)	≤ 0,0125%
Eisen (Fe)	≤ 0,25%

Eigenschaften und Merkmale von ASTM F136

Eigentum	Beschreibung
Dichte	4,43 g/cm³
Elastizitätsmodul	110 GPa
Endgültige Zugfestigkeit	860 MPa
Streckgrenze	795 MPa
Dehnung beim Bruch	15%
Härte	300 HV
Wärmeleitfähigkeit	6,7 W/m-K
Elektrischer spezifischer Widerstand	1,7 µΩ-m
Biokompatibilität	Hervorragend (erfüllt ASTM F136-Normen)
Korrosionsbeständigkeit	Hoch (resistent gegen Körperflüssigkeiten und Chemikalien)

Anwendungen von ASTM F136

ASTM F136 wird in erster Linie im medizinischen Bereich verwendet, kann aber aufgrund seiner einzigartigen Eigenschaften auch in anderen Branchen eingesetzt werden.

Medizinische Anwendungen

Anmeldung	Beschreibung
Orthopädische Implantate	Hüftprothesen, Kniegelenke, Wirbelsäulenimplantate
Zahnimplantate	Zahnwurzeln, Abutments, Brücken
Chirurgische Instrumente	Skalpelle, Pinzetten, Retraktoren
Kraniofaziale Implantate	Platten, Schrauben für die rekonstruktive Chirurgie
Kardiovaskuläre Implantate	Herzklappen, Stents

Luft- und Raumfahrtanwendungen

Anmeldung	Beschreibung
Luft- und Raumfahrt-Verbindungselemente	Bolzen, Muttern und Schrauben für die Flugzeugmontage
Strukturelle Komponenten	Flugwerkstrukturen, Fahrwerk
Motorenteile	Turbinenschaufeln, Verdichterscheiben

Industrielle Anwendungen

Anmeldung	Beschreibung
Chemische Verarbeitung	Ausrüstung für Chemieanlagen, Reaktoren
Marine Anwendungen	Schiffbau, Komponenten für Offshore-Bohrungen
Sportartikel	Hochleistungsfahrräder, Golfschläger

Spezifikationen, Größen, Güteklassen, Normen

Bei der Arbeit mit ASTM F136 ist es von entscheidender Bedeutung, sich an die vorgegebenen Normen zu halten, um die Integrität und Leistungsfähigkeit des Materials zu gewährleisten.

Spezifikationen und Normen

Standard	Beschreibung
ASTM F136	Standardspezifikation für die Knetlegierung Titan-6-Aluminium-4-Vanadium ELI (extra low interstitial) für chirurgische Implantate.

Größen und Qualitäten

Größenbereich	Beschreibung
Bars	Durchmesser: 6 mm bis 150 mm
Blätter	Dicke: 0,5 bis 5 mm
Platten	Dicke: 5mm bis 100mm
Drähte	Durchmesser: 0,1 mm bis 10 mm
Klassen	Sorte 23 (Ti 6Al-4V ELI)

Lieferanten und Preisangaben

Den richtigen Lieferanten zu finden ist der Schlüssel, um sicherzustellen, dass Sie hochwertiges ASTM F136-Material erhalten. Hier finden Sie einige namhafte Lieferanten und deren Preisangaben.

Top-Lieferanten

Anbieter	Beschreibung	Preisgestaltung (ungefähr)
ATI-Metalle	Weltweit führender Hersteller und Lieferant von Titan und anderen Spezialwerkstoffen.	$50 - $100 pro kg
Timet (Titanium Metals Corporation)	Großer Hersteller von Produkten auf Titanbasis mit Schwerpunkt auf Luft- und Raumfahrt und medizinischen Anwendungen.	$60 - $110 pro kg
VSMPO-AVISMA	Größter Titanhersteller der Welt, der hochwertige Titanlegierungen liefert.	$55 - $105 pro kg
Toho Titan	Japanischer Lieferant, bekannt für hochreine und fortschrittliche Titanprodukte.	$65 - $115 pro kg
Arcam AB (GE Additive)	Spezialisiert auf additive Fertigung und fortschrittliche Werkstoffe für die Bereiche Medizin und Luft- und Raumfahrt.	$70 - $120 pro kg

Vergleich der Vor- und Nachteile

Wenn Sie die ASTM F136 für Ihre Anwendung in Betracht ziehen, müssen Sie unbedingt ihre Vorteile und Grenzen abwägen.

Vorteile der ASTM F136

Vorteil	Beschreibung
Biokompatibilität	Hervorragende Kompatibilität mit menschlichem Gewebe, wodurch es sich ideal für medizinische Implantate eignet.
Korrosionsbeständigkeit	Hochgradig resistent gegen Körperflüssigkeiten und Chemikalien, was eine lange Lebensdauer gewährleistet.
Mechanische Eigenschaften	Hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht, wodurch es stark und dennoch leicht ist.
Vielseitigkeit	Geeignet für eine breite Palette von Anwendungen, von der Medizin bis zur Luft- und Raumfahrt.

Beschränkungen der ASTM F136

Begrenzung	Beschreibung
Kosten	Relativ teuer im Vergleich zu anderen Materialien.
Bearbeitbarkeit	Erfordert spezielle Geräte und Techniken für die Bearbeitung.
Verfügbarkeit	Aufgrund der hohen Nachfrage und spezieller Herstellungsverfahren kann es zu längeren Vorlaufzeiten kommen.

Spezifische Metallpulver-Modelle

Im Bereich der additiven Fertigung und der fortgeschrittenen Anwendungen stechen mehrere spezifische Metallpulvermodelle der ASTM F136 hervor. Hier sind einige bemerkenswerte Beispiele:

Spitzenmodelle aus Metallpulver

Modell	Beschreibung
Ti64 ELI von Arcam AB	Hochreines Titanpulver für die Electron Beam Melting (EBM)-Technologie.
TLS Ti6Al4V ELI von TLS Technik	Hochwertiges Pulver für das selektive Laserschmelzen (SLM) und andere additive Fertigungsverfahren.
AP&C Ti-6Al-4V ELI von GE Additive	Sphärisches Titanpulver, das für optimale Fließfähigkeit und Packungsdichte bei der additiven Fertigung entwickelt wurde.
Ti-6Al-4V ELI von Carpenter Additive	Hochleistungspulver für verschiedene 3D-Drucktechnologien, das gleichbleibende Qualität und Eigenschaften gewährleistet.
AMTi-6Al-4V ELI von Tekna	Plasmagestäubtes Titanpulver für überlegene Leistung in der additiven Fertigung.
Ti-6Al-4V ELI von Oerlikon Metco	Hochwertiges Pulver für das Laserauftragschweißen, die additive Fertigung und andere fortschrittliche Verfahren.
Ti-6Al-4V ELI von LPW Technologie	Entwickeltes Pulver für hochfeste, leichte Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt und in der Medizin.
Ti-6Al-4V ELI von Praxair Surface Technologies	Konsistentes und hochreines Pulver für anspruchsvolle additive Fertigungsanwendungen.
Ti-6Al-4V ELI von Sandvik	Hochwertiges Titanpulver für die additive Fertigung, das hervorragende mechanische Eigenschaften und Biokompatibilität gewährleistet.
Ti-6Al-4V ELI von Renishaw	Vielseitiges Pulver für eine breite Palette von additiven Fertigungstechnologien, das hohe Leistung und Zuverlässigkeit bietet.

Vergleichende Analyse von Metallpulvermodellen

Damit Sie eine fundierte Entscheidung treffen können, vergleichen wir diese Metallpulver-Modelle anhand verschiedener Parameter.

Leistungsvergleich

Modell	Fließfähigkeit	Packungsdichte	Reinheitsgrad	Preisspanne
Ti64 ELI von Arcam AB	Ausgezeichnet	Hoch	Ultra-Hoch	$100 - $150/kg
TLS Ti6Al4V ELI von TLS Technik	Sehr gut	Hoch	Hoch	$90 - $140/kg
AP&C Ti-6Al-4V ELI von GE Additive	Ausgezeichnet	Sehr hoch	Ultra-Hoch	$110 - $160/kg
Ti-6Al-4V ELI von Carpenter Additive	Sehr gut	Hoch	Hoch	$95 - $145/kg
AMTi-6Al-4V ELI von Tekna	Ausgezeichnet	Hoch	Ultra-Hoch	$105 - $155/kg
Ti-6Al-4V ELI von Oerlikon Metco	Sehr gut	Hoch	Hoch	$100 - $150/kg
Ti-6Al-4V ELI von LPW Technologie	Ausgezeichnet	Sehr hoch	Ultra-Hoch	$110 - $160/kg
Ti-6Al-4V ELI von Praxair Surface Technologies	Sehr gut	Hoch	Hoch	$95 - $145/kg
Ti-6Al-4V ELI von Sandvik	Ausgezeichnet	Sehr hoch	Ultra-Hoch	$110 - $160/kg
Ti-6Al-4V ELI von Renishaw	Ausgezeichnet	Hoch	Hoch	$100 - $150/kg

Pro und Kontra Vergleich

Modell	Profis	Nachteile
Ti64 ELI von Arcam AB	Hohe Reinheit, hervorragende Fließfähigkeit, zuverlässige Leistung	Höhere Kosten im Vergleich zu einigen Alternativen
TLS Ti6Al4V ELI von TLS Technik	Gleichbleibende Qualität, gutes Preis-Leistungs-Verhältnis	Etwas geringere Packungsdichte im Vergleich zu anderen
AP&C Ti-6Al-4V ELI von GE Additive	Höchste Reinheit, sehr hohe Packungsdichte	Höhere Preisklasse
Ti-6Al-4V ELI von Carpenter Additive	Hohe Leistung, gleichbleibende Eigenschaften	Mittlere bis hohe Preisklasse
AMTi-6Al-4V ELI von Tekna	Hervorragende Leistung, hohe Reinheit, ausgezeichnet für die additive Fertigung	Höhere Kosten
Ti-6Al-4V ELI von Oerlikon Metco	Zuverlässige Leistung, gute Fließfähigkeit	Mittlere bis hohe Preisklasse
Ti-6Al-4V ELI von LPW Technologie	Höchste Reinheit, hervorragende Packungsdichte	Höhere Preisklasse
Ti-6Al-4V ELI von Praxair Surface Technologies	Gleichbleibende Qualität, gute Leistung	Mittlere bis hohe Preisklasse
Ti-6Al-4V ELI von Sandvik	Hochwertige Qualität, hervorragende mechanische Eigenschaften	Höhere Kosten
Ti-6Al-4V ELI von Renishaw	Hohe Zuverlässigkeit, vielseitige Anwendungen	Mittlere bis hohe Preisklasse

FAQ

Wofür steht die ASTM F136?

ASTM F136 bezieht sich auf die Standardspezifikation für die Knetlegierung Titan-6-Aluminium-4-Vanadium ELI (extra low interstitial), die hauptsächlich für chirurgische Implantate verwendet wird.

Warum wird ASTM F136 für medizinische Implantate bevorzugt?

ASTM F136 wird aufgrund seiner hervorragenden Biokompatibilität, Korrosionsbeständigkeit und hohen mechanischen Festigkeit bevorzugt für medizinische Implantate verwendet. Diese Eigenschaften stellen sicher, dass das Material der rauen Umgebung des menschlichen Körpers standhält und über lange Zeiträume funktionsfähig bleibt.

Was sind die wichtigsten Elemente der ASTM F136?

Die Hauptelemente in ASTM F136 sind Titan (Ti), Aluminium (Al) und Vanadium (V), wobei Titan die vorherrschende Komponente ist.

Wie wird ASTM F136 normalerweise hergestellt?

ASTM F136 wird durch verschiedene Verfahren wie Schmieden, Walzen und Wärmebehandlung hergestellt, um die gewünschten mechanischen Eigenschaften zu erzielen und die Einhaltung der Normspezifikationen zu gewährleisten.

Wo wird ASTM F136 außer in der Medizin noch verwendet?

Neben dem medizinischen Bereich wird ASTM F136 auch in der Luft- und Raumfahrt für Strukturbauteile, Befestigungselemente und Motorenteile sowie in industriellen Anwendungen wie der chemischen Verarbeitung und der Schiffstechnik verwendet.

Ist ASTM F136 für den 3D-Druck geeignet?

Ja, ASTM F136 ist in der additiven Fertigung weit verbreitet, insbesondere in Form von Titanpulver für 3D-Drucktechnologien wie Electron Beam Melting (EBM) und Selective Laser Melting (SLM).

Ist ASTM F136 teuer?

ASTM F136 ist aufgrund seiner hohen Leistungsfähigkeit und seiner speziellen Anwendungen relativ teurer als andere Werkstoffe, wobei die Preise je nach Lieferant und Form (Stangen, Bleche, Pulver usw.) in der Regel zwischen $50 und $160 pro Kilogramm liegen.

Schlussfolgerung

Da haben Sie es - ein umfassender Leitfaden für ASTM F136! Wir haben alles behandelt, von der Zusammensetzung und den Eigenschaften bis hin zu den Anwendungen, Spezifikationen und sogar einen tiefen Einblick in verschiedene Metallpulvermodelle für die moderne Fertigung. Ganz gleich, ob Sie ASTM F136 für medizinische Implantate, Komponenten für die Luft- und Raumfahrt oder eine andere Hochleistungsanwendung in Betracht ziehen, dieser Leitfaden sollte Ihnen als Anlaufstelle dienen.

mehr über 3D-Druckverfahren erfahren

Additional FAQs on ASTM F136

1) What differentiates ASTM F136 (Grade 23) from ASTM F1472 (Grade 5) Ti-6Al-4V?

• ASTM F136 is the ELI (Extra-Low Interstitial) version with tighter limits on O, N, C, H, improving fracture toughness and fatigue performance for implants. F1472 allows higher interstitials and is typically used for non-implant applications.

2) Which tests are mandatory to certify material to ASTM F136?

• Chemical analysis (including interstitials), tensile properties, reduction of area/elongation, microstructural verification (alpha/beta), and melt practice traceability. For implants, many OEM specs also require low inclusion content and fracture toughness or fatigue testing.

3) How does surface condition affect implant performance for ASTM F136?

• Surface roughness, residual stress, and contamination strongly influence fatigue strength and osseointegration. Polishing, blasting, acid etch, or TiO2 anodizing are used per device function; all must preserve ELI cleanliness.

4) Is recycled titanium allowed in ASTM F136 melts?

• The standard permits revert with strict control; however, many medical OEMs cap revert content and require documented segregation and inclusion control to meet risk-management and regulatory expectations.

5) What additive manufacturing (AM) considerations apply to ASTM F136 powder?

• AM-grade powder requires high sphericity, tight PSD (e.g., 15–45 μm for LPBF), and low O/N/H. Post-build HIP + stress relief is common to improve fatigue. Powder reuse must be controlled to limit oxygen pickup and PSD drift per ISO/ASTM 52907.

2025 Industry Trends for ASTM F136

• AM dominance in ortho/dental: Growing share of acetabular cups, cages, and patient-specific implants produced via LPBF/EBM using ASTM F136 powders, with routine HIP for fatigue-critical parts.
• Powder passports: End-to-end genealogy linking melt heat, PSD, O/N/H, reuse cycles, and build parameters becomes standard in MDR/FDA submissions.
• Low-helium strategies: Plasma/GA atomizers reduce helium reliance, cutting powder cost volatility while maintaining powder sphericity and cleanliness.
• Surface engineering: Controlled roughness and porous lattices for enhanced osseointegration, validated with standardized fatigue-on-porous coupons.
• Sustainability: Environmental Product Declarations (EPDs) and Scope 3 reporting increasingly required in tenders for implant supply chains.

2025 Snapshot: ASTM F136 Production and AM Benchmarks (indicative)

Metrisch	2023	2024	2025 YTD	Notes/Sources
Typical oxygen content in bar (% wt)	0.10–0.13	0.09–0.12	0.08–0.11	Within ASTM F136 limit ≤0.13
LPBF density (as-built, %)	99.5–99.8	99.6–99.9	99.7–99.95	Process optimized; preheat strategies
HIPed fatigue improvement (R=0.1, 10^7 cycles)	+20–40%	+25–45%	+25–50%	Depends on surface and lattice
Powder reuse cycles (with O control)	6–10	8–12	10-15	With top-up and sieving management
Pump-down time EBM (min)	45–90	40–80	35–70	Cryopump adoption

References: ASTM F136; ISO 5832-3; ISO/ASTM 52907/52908; FDA, EU MDR guidance; OEM and supplier notes (GE Additive/AP&C, Carpenter Additive, Höganäs); NIST AM Bench.

Latest Research Cases

Case Study 1: Improving Fatigue of LPBF ASTM F136 Acetabular Cups via HIP and Surface Control (2025)

• Background: An orthopedic manufacturer observed scatter in rotating-bending fatigue on porous-backed cups.
• Solution: Implemented powder passport tracking (O/N/H, PSD, reuse count), HIP at 920°C/100 MPa/2 h, and controlled grit blast followed by acid etch to target Ra 1.2–1.8 μm on functional surfaces.
• Results: Endurance limit +32% at 10^7 cycles; between-lot COV reduced from 18% to 9%; CT-indicated pore clusters >150 μm reduced by 70%.

Case Study 2: Machined vs AM ASTM F136 Spinal Cages—Qualification Pathway (2024)

• Background: A spine device firm evaluated switching from machined bar to LPBF latticed cages to enhance fusion.
• Solution: Comparative qualification including chemistry, tensile, LCF/HCF fatigue, corrosion (ASTM F2129), and particulate shedding; validated with animal model histology for bone ingrowth.
• Results: AM design achieved equivalent static strength, 28% higher compressive fatigue limit, and 2× bone ingrowth area at 12 weeks; regulatory submission included full AM process validation and powder control plan.

Expertenmeinungen

• Prof. Todd Palmer, Professor of Engineering, Penn State
• Viewpoint: “For ASTM F136 in AM, oxygen control across powder lifecycle is the single most leverageable variable for fatigue—more than minor parameter tweaks.”
• Annika Ölme, VP Technology, GE Additive (Arcam EBM)
• Viewpoint: “Combining EBM preheat with HIP delivers consistent fatigue for porous implant structures while preserving osseointegration-friendly surfaces.”
• Dr. John Slotwinski, Director of Materials Engineering, Relativity Space
• Viewpoint: “Digital material passports linking melt, powder, and build data are becoming essential quality artifacts—healthcare regulators increasingly expect them.”

Practical Tools and Resources

• Normen
• ASTM F136 (Ti-6Al-4V ELI), ISO 5832-3 (surgical implants): https://www.astm.org | https://www.iso.org
• ISO/ASTM 52907 (AM feedstock), 52908 (AM post-processing), 52920 (qualification)
• Regulatory and guidance
• FDA guidance on AM of medical devices; EU MDR implantable device requirements
• Metrology and QA
• LECO (O/N/H), PSD: ASTM B822; density/flow: ASTM B212/B213; CT per ASTM E07
• AM process tools
• Simulation and build prep: Materialise Magics, Ansys Additive, Siemens NX AM
• NIST AM Bench datasets for Ti-6Al-4V process–structure–property correlations
• Surface and corrosion
• ASTM F2129 (corrosion of metallic implants), ISO 10993 (biocompatibility evaluation)

Last updated: 2025-10-16
Changelog: Added 5 focused FAQs; introduced a 2025 benchmark table for ASTM F136 production and AM use; provided two case studies (LPBF cups with HIP; spinal cage qualification); included expert viewpoints; compiled standards, regulatory, QA, and AM tools resources
Next review date & triggers: 2026-03-31 or earlier if ASTM/ISO implant standards update, regulators issue new AM guidance, or major OEMs revise powder passport and HIP best practices