Den Metallguss gibt es bereits seit tausenden von Jahren. Ohne ihn sähe die Welt von heute sehr anders aus. Ob Auto, Flugzeug oder Schiff – sie alle kommen nicht ohne Gussteile aus. Doch selbst eine so traditionelle Industrie kann durch moderne Technologien Innovation erfahren. Früher wurden Gussformen meistens von Hand hergestellt, doch nun steht der Industrie eine Vielzahl innovativer Technologien zur Verfügung. Eine der jüngsten und zukunftsträchtigsten: der 3D-Druck für Gießereien.

Schon heute zeigt der 3D-Druck in der Gießerei auf eindrucksvolle Art und Weise, z. B. anhand von Sandformen und -modellen, dass er die Schlüsseltechnologie des 21. Jahrhunderts ist. Während beim klassischen Metallguss Modelle und Werkzeuge aus Blöcken gefräst werden, produziert sie ein 3D-Drucker auf Knopfdruck. Ohne geometrische Einschränkungen, ohne Rücksicht auf Hinterschneidungen und kostenwirtschaftlich ab Losgröße Eins. 3D-Druckverfahren in der Gießerei ermöglichen es, Dinge genau so zu produzieren, wie sie gebraucht werden und – noch viel wichtiger – wie sie gedacht wurden.

Das Hybride Additive Fertigungsverfahren sichert der Gießereiindustrie Wettbewerbsvorteile

Vorteil Designfreiheit

Komplexität

Durch den Wegfall des Werkzeug- bzw. Formenbaus verkürzen additive Produktionsverfahren die Herstellungszeiten von Bauteilen um bis zu 75 %. Mit dem 3D-Druckverfahren für die Gießerei lassen sie sich in einem einzigen kompakten Produktionsschritt herstellen. Die Fertigung von Sandformen und -kernen oder Feingussmodellen ist in nur wenigen Stunden möglich. Das bedeutet eine Zeiteinsparung von mehreren Wochen.

Vorteil Kosteneffizient

Kostenwirtschaftlich

Komplexe Geometrien und immer variantenreichere und kleinere Losgrößen. Wo immer konventionelle Verfahren durch kostenintensiven Formenbau oder Umrüstzeiten an seine wirtschaftlichen Grenzen stößt, bieten 3D-Produktionsverfahren essenzielle wirtschaftliche Vorteile. Komplett digital und werkzeuglos produziert verlieren Hinterschneidungen oder Entformungsschrägen in der Kalkulation ihre Bedeutung und können kostenoptimiert produziert werden.

Vorteil Hybrid-Assembly

Hybridisierung

voxeljet verfügt weltweit über die größten und leistungsfähigsten 3D-Drucksysteme für große Bauteile oder große Auflagen kleiner Bauteile. Damit heben wir bestehende Grenzen herkömmlicher 3D-Drucksysteme und -verfahren auf. Der Einsatz gießereiüblicher Materialien wie Sand und komplementärer Binder gewährleistet dabei durch die nahtlose Integration in die klassischen Produktionsverfahren optimale Gussergebnisse.

Durch den Einsatz der Binder Jetting Technologie von voxeljet können wir die Lieferzeit von Formen und Kernen für unsere Kunden deutlich verkürzen. Darüber hinaus erzielen wir neue Bestmarken in Bezug auf Größe und Gewicht der Teile, die wir vergießen.

Oliver Johnson, CEOTEI

TEI, USA setzt auf voxeljet Hybrid Manufacturing

3D-Druck für den Sandguss

Unter den vielen Arten des Metallgusses ist der Sandguss eine der ältesten. Im klassischen Verfahren werden dabei Modelle des gewünschten Bauteiles oder Werkzeuge und Formen aus Blöcken gefräst und anschließen in Sand abgeformt. Für Hohlräume werden Kerne eingesetzt, und die heiße Schlicke wird über Angusssysteme und Speiser in die Form gefüllt. Nach dem Abkühlen liegt das finale Bauteil vor. Die Herstellung solcher Modelle und Werkzeuge kann sich über mehrere Wochen ziehen und ist einer der höchsten Kostentreiber bei der Herstellung von Gussteilen.

Beim 3D-Druck werden die Formen direkt, Schicht für Schicht, in einem Sandbett gedruckt, daher die Bezeichnung Sandguss. Zum Einsatz kommen dabei klassische Quarzsande, und als Bindemittel dienen Furan- oder Phenolharze sowie anorganische Binder. Durch den schichtweisen Aufbau sind den Konstrukteuren keine Grenzen mehr gesetzt. Hinterschneidungen lassen sich problemlos realisieren, und über geometrische Anpassungen wie Gasleitungen können die Formen für eine ideale thermische Kontrolle optimiert werden. Anschließend lassen sich die 3D-gedruckten Formen wie klassische Formen handhaben und in bestehende Produktionslinien integrieren.

Für komplexe Hohlräume können Kernkonstruktionen 3D-gedruckt und mit konventionellen Formen kombiniert werden. Dazu stehen auch verschiedene Spezialsande zur Verfügung, um den thermischen Belastungen von Hochtemperatur-Legierungen standzuhalten.

3D-Druck spart Kosten im Sandguss

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3D-Druck für den Feinguss

Anders als beim Sandguss werden bei der additiven Fertigung von Feingussmodellen keine Negativformen gedruckt, sondern Positivmodelle. Zu ihrer Herstellung dient der Kunststoff Polymethylmethacrylat – ein hauchfeines Pulver, mit dem sich selbst minimale Wandstärken und Details präzise abbilden lassen.

Beim Feinguss werden die 3D-gedruckten Modelle wie konventionelle Wachslinge behandelt. Zunächst werden sie mit einer keramischen Schlacke überzogen und in einem Autoklav ausgebrannt. Die Keramik verhärtet, und das gedruckte Modell brennt rückstandslos aus. Übrig bleibt eine hohle Keramikform, in die das geschmolzene Metall gegossen werden kann. Nahtlos integrierbar in bestehende Prozessketten und ohne aufwändiges Post-Processing bieten 3D-gedruckte Feingussmodelle Gießereien eine kostenwirtschaftliche Lösung für hochkomplexe Bauteile und schnellen Prototypenbau oder kleine und mittlere Serienproduktionen.

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