Qualitätsangaben im Prototypen Metallguss

Vier Qualitätsmerkmale bestimmen den Rapid Prototyping Feinguss:

  • Geometrie/Maßhaltigkeit
  • Oberflächenqualität
  • innere Qualität/Gefüge
  • Werkstoffeigenschaften/mechanische Festigkeiten
  
     
3D Drucken

3D Drucken Bauschichtung 0,08 mm, 600 dpi.

3D-Druckmodell

»Verlorenes« Modell Fertiges, gereinigtes 3D-Druckmodell.

Geometrie/Maßhaltigkeit (in mm)

Werden verlorene Modelle verwendet, kommt es vor allem auf die exakte und präzise Herstellung an, um eine gute Maßhaltigkeit zu erreichen. Durch den Einsatz der 3D-Drucktechnik können wir eine optimale, hochgenaue Gussteileproduktion bieten. Zwei Systeme von 3D Printern stehen zur Verfügung:

a) Voxeljet, 600 dpi, Bauschichtung 0,08 mm: Für Bauteile bis zu einer Kantenlänge von 500 mm.

b) Invision Si2, 300 dpi, Bauschichtung 0,04 mm: Für Bauteile mit kleineren Dimensionen mit einer Kantenlänge von ca. 80 mm.

Durch die Druckdifferenz im VDD-Verfahren (Vakuum Differenzdruck Verfahren) sind nicht nur dünnwandige Feingussteile gießbar, sondern auch Gusstoleranzfelder bis A3 (VDG P 690) möglich. Die Tabelle zeigt die Nennmaßbereiche mit den dazugehörigen Toleranzfeldern für Genauigkeitsgrade A1 bis A3:

  
Nennmaßbereich Länge, Breite, Höhe
Genauigkeitsgrad
    A1   A2   A3  
Über Bis Feld GTA Feld GTA Feld GTA
  6 ±0,15 14 ±0,12 13,5 ±0,1 13
6 10 ±0,18 ±0,14 ±0,11
10 18 ±0,22 ±0,17 ±0,14
18 30 ±0,26 ±0,20 ±0,17
30 50 ±0,40 14,5 ±0,31 14 ±0,25 13,5
50 80 ±0,45 ±0,37 ±0,30
80 120 ±0,55 ±0,44 ±0,35
120 180 ±0,80 15 ±0,65 14,5 ±0,50 14
180 250 ±0,95 ±0,75 ±0,60
250 315 ±1,30 15,5 ±1,10 15 ±0,80 14,5
315 400 ±1,40 ±1,20 ±0,85
400 500 ±1,60 ±1,40 ±0,95
 

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)*

Sandguss                        
Formmaskenguss                        
Kokillenguss                        
Druckguss                        
Feinguss                        
Vakuum-Differenzdruck- Verfahren                        
Erodierstruktur nach VDI 3400 (Ra) 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45
Mittenrauwert Ra (um) 0,4 0,56 0,8 1,12 1,6 2,24 3,15 4,5 6,3 9 12,5 18
Rauheitskennzahl N4 N5 N6   N7   N8   N9   N10  
 

*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