Basisdaten:

• Maximale Bauteilgröße: 400 x 300 x 260mm (LxBxH)
• Maximales Gießvolumen: 2,6 bis 3 Liter
• Mindestwandstärke Aluminium: 1mm
• Mindestwandstärke Magnesium: 2mm
• Stückzahl abhängige Fertigungszeit: 1 bis 3
  Wochen für ca. 3 bis 5 Stück
• Legierungen: Magnesium, Aluminium, Zink
• Maßgenauigkeiten: Toleranzklasse A1
  lt. VDG-Merkblatt P690 erreichbar - abhängig vom Verfahren für die Ausschmelzmodelle.

Vakuum Differenzdruck Verfahren

Für die Herstellung von Metall-Prototypen in druckgussähnlicher Qualität eignet sich besonders das VDD-Verfahren. Der Prozess läuft rechnergesteuert in einer Anlage ab, wobei die Prototypen ähnlich wie beim Feingießen in keramische »Küvetten« gegossen werden. Das Verfahren macht die Fertigung gegossener Prototypen innerhalb weniger Tage möglich und dient insbesondere der Herstellung von Funktions- und Designprototypen.

Das Vakuum Differenzdruck Verfahren (VDD-Verfahren) ist dem Feingießen und dem Gipsformverfahren zuzuordnen. Es eignet sich hervorragend für Einzel- und Kleinserienfertigung.

Arbeitsschritte und Funktionsweisen im Vakuum Differenzdruck Verfahren

• Urmodellerstellung / Ausschmelzmodelle
• Formenbau
• Wachsteileguss
• Wachsbaumbau
• Keramik herstellen und brennen
• Metallguss
• Nacharbeit
• Mechanische Nachbearbeitung
• geg. Oberflächenbearbeitung

Das Vakuum Differenzdruck Verfahren im Detail:

Urmodellerstellung

Werden Wachsteile mit Hilfe von Silikonformen hergestellt, so erfolgt die Urmodellerstellung meist über das Stereolithografie-Verfahren. Es können auch mechanisch gefertigte Modelle oder andere Urmodellerstellungsverfahren (Bsp. SLS) verwendet werden.

*) Ausschmelzmodelle

Die Herstellung von direkt ausschmelzbaren Urmodellen erfolgt über die Verfahren SLS, FDM oder 3D-Drucken (Invision Si2). Diese Modelle werden direkt an den Wachsbaum "angelötet".

Eine Besonderheit stellt das Verfahren des 3D-Druckens hinsichtlich Qualität dar. Durch die Verwendung dieser Technologie wird es möglich, Toleranzen nach VDG P690 A3 zu unterschreiten und teilweise zu halbieren! Den im Druckguss üblichen Toleranzen kommen wir damit schon sehr nahe.

Formenbau (entfällt im Falle von *)

Am Urmodell werden Trennebenen festgelegt und Angüsse angebracht. Danach erfolgt die Positionierung des so vorbereiteten Modells in einem Formkasten der anschließend mit additionsvernetzendem RTV-2 Silikonkautschuk befüllt wird. Nach dem Aushärten der Form wird der Silikonblock an der vorher festgelegten Trennebene mit einem Messer aufgeschnitten, die Silikonform für den Wachsteileguss vorbereitet.

Richtwert:

Ein Wachsteil pro Tag und Silikonform (je nach Bauteilegeometrie sind bis zu zwei Wachsteilabgüsse pro Tag in einer Silikonform möglich). Für die Wachsteilefertigung verwenden wir eine Sonderanlage die, auf 1zu1 Prototypen Bedürfnisse und unser Teilespektrum abgestimmt, gebaut wurde.

Wachsteileguss (entfällt im Falle von *)

Unter Vakuum erfolgt der Wachsteileguss in die Silikonform. Die anschliessende Aushärtung der Wachsteile in der Form erfolgt mi tkontrollierter Abkühlgeschwindigkeit. Aufgrund der schlechten Wärmeleiteingenschaft von Silikon, können nur 1-2 Wachteile pro Tag erstellt werden.

Wachsbaumbau

Die Wachsteile werden zu einem Wachsbaum (auch Gießtraube genannt) zusammengefasst. Der Wachsbaum besteht aus Angusskugel, Lauf, Anschnitten und Wachsteil(en). Es erfolgt ein Positionieren des Wachsbaumes in der Küvette.

Keramik herstellen und brennen

Es beginnt der Prozess vom Umgießen des Wachsbaumes mit Einbettmasse.
Die Küvette wird unter Vakuum blasenfrei mit der fertigen Einbettmasse aufgefüllt. Einrühr-, Misch- und Entgasungsprozesse erfolgen automatisch. Es folgt das Ausschmelzen des Wachses und das Brennen der Einbettmasse. Der Brennvorgang dauert zwischen 20 und 24 Stunden.

Metallguss

Am Beginn steht das Anflanschen der Küvette an den Induktionsofen, in dem das Metall geschmolzen wird. Der ganze Gießprozess verläuft unter Vakuum vollautomatisch ab. In einem Grafittiegel wird das Metall unter Vakuum (bei vakuumempfindlichen Teilen unter Schutzgas) aufgeschmolzen und exakt bei der erforderlichen Gießtemperatur unter Vakuum vergossen.

Auch die Küvette befindet sich im Vakuum. Nach Einsetzen der Küvette in die Gießkammer wird die gesamte Vakuumkammer mit dem Gießmodul evakuiert. Die Küvette wird durch einen Sicherheitsschieber und die Stopfenstange tiegelseitig abgesperrt. Das Gießmetall wird in Abhängigkeit vom Hohlraum in der Küvette in den Schmelztiegel gefüllt und je nach Metalltyp mit gesteuertem (Unter-) Druck aufgeschmolzen.

Nach Öffnen des Schiebers und der Stopfenstange kann das geschmolzene Metall durch Schwerkraft und spezifische Druckverhältnisse zwischen Schmelz- und Gießkammer die Kavität ausfüllen. Nach erfolgter Formfüllung wird ein Nachdruck auf das Schmelzereservoir bis zu 1,5 bar aufgegeben. Beim Schmelzen der Metalle, sowie beim Nachdrücken können inerte Gase eingesetzt werden. Diese zusätzliche Druckkomponente hat ähnliche Auswirkungen auf die Schmelze wie die Zentrifugalkraft beim Schleudergussverfahren. Die Druckbeaufschlagung ermöglicht ein Erstarren des Bauteils ohne Speiser.

Nacharbeit

Die Metallteile werden mit einem Hochdruck-Wasserstrahl in einer spritzwasserdichten Einrichtung aus der Einbettmasse ausgewaschen und die Teile vom Baum abgesägt. Die Sägestellen werden händisch nachbearbeitet oder im Zuge einer Mechanischen Nachbearbeitung entfernt.

Mechanische Nachbearbeitung

Bei 1zu1 Prototypen führen wir die Mechanische Nachbearbeitung der Gießteile auf einer Fünf-Achs-Fräsmaschine und CNC-Drehmaschinen durch.