Der tatsächliche Preis von Titan und Stahl

Als die Käuferin die beiden Angebote verglich, war sie verblüfft: Die Titanlegierung Ti-6Al-4V kostete 45 US-Dollar pro Kilogramm, während Edelstahl 304 nur 1,30 US-Dollar pro Kilogramm kostete.

Rohstoffkosten

Mehr als 70 % des Titanpreises entfallen auf Gewinnung und Raffination des Erzes. Allein das Kroll-Verfahren verbraucht für jedes Kilogramm Titanschwamm rund 40 Kilowattstunden Strom und mehr als ein Kilogramm Magnesiumchlorid.

Dagegen verursacht das Schmelzen von Stahl im Elektrolichtbogenofen weniger als 50 Cent Stromkosten.

Energie und Umschmelzen

Titan erfordert eine zweite Schmelzstufe im Vakuumlichtbogenofen. Dieser Schritt verursacht je Kilogramm etwa einen US-Dollar Stromkosten und rund acht US-Dollar Anlagenabschreibung. Stahl durchläuft gewöhnlich nur einen Ofenzyklus; seine Energiekosten fallen im Vergleich kaum ins Gewicht.

Bearbeitungskosten

Das Schneiden von Titan dauert doppelt so lange und verschleißt Werkzeuge doppelt so schnell. Für die Abtragung eines Kilogramms Titan benötigt ein Zerspaner etwa 20 Minuten bei einem Stundensatz von 50 US-Dollar. Die Bearbeitung derselben Stahlmenge dauert zehn Minuten bei 30 US-Dollar pro Stunde.

Wartung und Recycling

Stahlkonstruktionen müssen zum Rostschutz alle fünf Jahre neu beschichtet werden. Die Kosten für die Neulackierung können mehrere US-Dollar pro Quadratmeter betragen. Titan bildet eine eigene schützende Oxidschicht und benötigt selten zusätzliche Wartung. Am Ende seiner Nutzungsdauer ist das Recycling von Titan teurer, gewinnt jedoch nahezu das gesamte Metall zurück.

Beispiel eines Rennfahrzeugchassis

Bei einem Rennfahrzeugchassis beginnen die Kosten für Titanbauteile einschließlich Material und Bearbeitung bei 80 US-Dollar pro Kilogramm. Stahlbauteile beginnen bei etwa zehn US-Dollar. Berücksichtigt man zehn Jahre Wartung und die Kraftstoffeinsparungen durch einen leichteren Rahmen, können die Nettokosten von Titan sinken, während die von Stahl steigen.

Den richtigen Werkstoff wählen

Bei Kleinserien und Hochleistungsbauteilen wie Prototypen oder medizinischen Implantaten amortisiert sich Titan oft schnell.

Wenn große Mengen bei engem Budget benötigt werden, etwa für Bauträger oder Maschinengehäuse, bleibt Stahl die wirtschaftliche Wahl.

Hybride Konstruktionen aus beiden Werkstoffen können Festigkeit dort bereitstellen, wo sie erforderlich ist, und Kosten dort sparen, wo sie es nicht ist.