Das müssen Gießereienüber den 3D-Druck wissen

Die additive Fertigung vollzieht rasante Entwicklungssprünge. Ob Sandformen für den Metallguss oder Kunststoff-Ausschmelzmodelle für das Feingießen – Gießereien profitieren in beiden Fällen von den zahlreichen Vorteilen der additiven 3D-Druckverfahren.

Sandgussformen und -kerne aus dem 3D-Drucker gelten für viele Gießereibetriebe bereits seit vielen Jahren als Standard. Diese Technologie ist im Bereich Eisen- und Metallguss etabliert und kommt überall dort zum Einsatz, wo sie ihre Vorteile ausspielen kann.

Das ist noch immer zumeist im Prototypen- und Kleinserienbereich – auch wenn sich die Grenzen hier aufgrund der permanent steigenden Leistungsfähigkeit der 3D-Drucksysteme mehr und mehr zu immer größeren Stückzahlen hin verschieben.

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Aufgrund der nicht vorhandenen Werkzeugkosten ist die additive Fertigung bei einer Gesamtkostenbetrachtung bis zu einer bestimmten Losgröße stets günstiger als die konventionelle Vorgehensweise. Je kleiner die Losgröße, desto größer ist der Kostenvorteil der voxeljet 3D-Drucktechnologie Binder Jetting. Gerade bei komplexen Geometrien ist der 3D-Druck selbst bei Losgrößen von mehreren Hundert die wirtschaftlichste Alternative, auch wenn er den klassischen Formenbau gerade bei Großserien nicht ersetzen kann.

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Kombination aus 3D gedruckten Kernen und klassichem Formenbau

Innovative Gießereien setzen heute in geeigneten Fällen auch auf eine Kombination aus 3D gedruckten Kernen und konventionell hergestellten Formen. Diese Vorgehensweise bietet sich unter anderem bei der Herstellung komplizierter Kerne mit Hinterschneidungen an, wie sie beispielsweise für Laufräder benötigt werden. Die Kerne lassen sich in 3D-Druckern drucken und anschließend in die konventionelle Form integrieren. Die Vorteile liegen nicht nur in der Reduzierung der Teileanzahl und im beträchtlich minimierten Aufwand für den Formenbau, da gerade die zeitaufwändige, konventionelle Herstellung und Montage der komplizierten Kerne entfällt, auch die anschließende maschinelle Nacharbeit fällt geringer aus.

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Hochpräzise Ausschmelzmodelle für das Feingießen

Neben dem Drucken von Sandformen setzen immer mehr Gießereien auch für das Feingießen auf Modelle aus dem 3D-Drucker. Dieses Verfahren ermöglicht die einfache und unkomplizierte Herstellung von Wachslingen. Die Wachsmodelle sind dann zwar nicht mehr aus Wachs, sondern aus Kunststoff, für die weiteren Prozessschritte spielt das aber keine Rolle. Die Herstellung der PMMA-Modelle mittels additiver Fertigung ist denkbar einfach: Sie werden exakt nach CAD-Daten ausgedruckt. Um die Qualität beim Modellausschmelzverfahren zu verfeinern, werden die Kunststoffmodelle noch mit Wachs infiltriert, was ihnen eine besonders feinporige und homogene Oberfläche verschafft.

Anordnung von 780 Zweitaktmotoren in der VX1000 von voxeljet

Beispiel aus der Praxis

Wie leistungsfähig die voxeljet-Printer in der Praxis sind, zeigt sich an den unterschiedlichsten Einsatzfällen wie beispielsweise beim Rapid Manufacturing von Zweitaktmotoren für Kettensägen. Ein Motor misst gerade einmal 78 x 76 x 59 Millimeter. Um die Modelle möglichst schnell und kostengünstig herstellen zu können, hat voxeljet 780 dieser Motoren zu einem Druckjob in einem Bauraum mit den Abmessungen 1.000 x 600 x 500 Millimeter zusammengefasst.  Mit dem universal 3D-Drucker VX1000 gelang der Ausdruck in 23 Stunden, was einer Druckzeit von nur 1,8 Minuten pro Motor entspricht.

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