Qualitätsangaben im Prototypen Metallguss

Im Rapid Prototyping Feinguss kennen wir im Wesentlichen vier unterschiedliche Qualitätsmerkmale. Das sind Geometrie oder Maßhaltigkeit, Oberflächenqualität, innere Qualität oder Gefüge und Werkstoffeigenschaften bzw. Mechanische Festigkeiten.

Geometrie/Maßhaltigkeit

(in mm)
Durch die Druckdifferenz im VDD-Verfahren sind nicht nur dünnwandige Feingussteile gießbar, sondern auch Gusstoleranzfelder bis A3 einhaltbar. Der Einsatz der 3D-Drucktechnik (Invision Si2), für die direkte Erzeugung verlorener Modelle, ermöglicht dass Genauigkeitsgrade A3 erreicht und teilweise unterschritten werden können. Die Tabelle zeigt einen Überblick der Nennmaßbereiche und der dazugehörigen Toleranzfelder der Genauigkeitsgrade A1 bis A3:

Maßtoleranzen für den Feinguss sind über das VDG-Merkblatt P 690, Ausgabe 4 vom Februar 1992 definiert.

GTA (Gusstoleranz)
Feld (Toleranzfeld)

Toleranzreihen für jeden Gusswerkstoff

In der Fertigung beeinflussen die unterschiedlichen Eigenschaften der Werkstoffe die Streubreite der Toleranzfelder. Deshalb gelten in der oben angeführten Tabelle die Genauigkeitsgrade A1 bis A3 für die Werkstoffe Aluminium und Magnesium.

• Werkstoffgruppe A für Aluminium- und Magnesiumbasislegierungen
• Werkstoffgruppe D für Eisen-, Nickel-, Kobalt- und Kupferbasislegierungen
• Werkstoffgruppe T für Titanbasislegierungen

Aufmaßkonstruktion für exakte Umsetzung

Genaue Maße und Funktionsflächen empfehlen wir mit entsprechenden Werkzeugmaschinen nachzubearbeiten. Dazu ist eine vorherige Aufmaßkonstruktion (mindestens 1,5mm) am Urmodell erforderlich.

Oberflächenqualität

Die erzielbare Oberflächenqualität ist abhängig von Urmodell und der Fertigungskette Urmodell-Silikonform-Wachsteile-Keramische Einbettmasse. Eine hohe Oberflächenqualität resultiert aus der keramischen Zusammensetzung mit kleinen Korngrößen. In der Fertigungskette ist eine Erodierstruktur von Ref.-24 (entspricht ca. Ra 1,6 µm bzw. N7) erreichbar.

Gießtechniken mit erreichbaren Oberflächenqualitäten

(Erodierstruktur, Mittenrauwert Ra und Rauheitskennzahl)*

*Vgl. A.Frischherz, et.al., Tabellenbuch für Metalltechnik, 2.Aufl., Wien 1988, Seite 76

Das VDD-Verfahren mit seiner Oberflächengüte ist im Spitzenfeld der gängigen Gießverfahren angesiedelt.

Werkstoffeigenschaften

Die Werkstoffeigenschaften werden über die Werkstoffnormen/Werkstoffleistungsblätter vorgegeben. Diese können sein: Härte, Zugfestigkeit, Streckgrenze, Dehnung etc.

Innere Qualität oder Gefüge

Durch die gesteuerte Druckdifferenz zwischen Schmelze und Kavität wird die Schmelze in den Hohlraum gesaugt und vermindert dadurch Porositäten und Erstarrungsschrumpfungen.

Schwindungsformen können die Fertigstellung beeinflussen

Bis ein Feingussteil fertiggestellt ist, summieren sich unterschiedliche Einflussgrößen: Urmodellschwindung, Wachsteilschwindung, Keramikschwindung, Metallgussteilschwindung.

Bei der Metallgussschwindung sind drei verschiedene Formen zu unterscheiden.

• Flüssige Schrumfung: Diese zuerst einsetzende Schrumpfung ist trotz ihrer Größe ohne Belange, weil sie praktisch innerhalb des Eingusssystems nach der Wirkung der kommunizierenden Röhren ausgeglichen wird.

• Erstarrungs-Schrumpfung: Diese Phase muß besonders vom Gießer beherrscht werden. Hier können sonst bei ungenügender Speisung an Wanddickenanhäufungen Lunker (Schwindungshohlräume) entstehen. Durch gießtechnische Maßnahmen muß der Gießer dafür sorgen, daß die Lunker außerhalb des Gussteils liegen.

• Feste Schwindung: Diese Form der Schwindung setzt nach der Erstarrung ein und dauert bis zur Abkühlung auf Raumtemperatur.

Die für den Modellbauer wichtigste Schwindung ist die feste Schwindung.

Die Summe sämtlicher Schwankungen ergibt die Toleranz. Laut VDG P690 können diese von linearen Toleranzen über Wanddickentoleranzen und Form- und Lagetoleranzen bis hin zu Winkeltoleranzen reichen.

Guss-Materialien