Anlagenbauraum
500 x400 x300 mm
Mögliche Materialien
Al, Zn u.a.
Mögliche Eigenschaften
komplexe und dünnwandige Bauteile mit und ohne Wärmebehandlung. Fließverhältnis Wandstärke:Länge = 1:100
Durchlaufzeit
8-10 Tage ohne, 15 Tage mit Bearbeitung
Weitere Informationen
Bei Rapid Prototyping Metall konzentrieren wir uns auf den Prototypen-Feinguss und auf das Gießen kleiner Serien. Mechanische Nachbearbeitung und Oberflächentechnik komplettieren das Angebot.
Spitzentechnik in Spitzenzeit
Für die Herstellung von Metall Prototypen in druckgussähnlicher Qualität hat sich ein Verfahren herauskristallisiert, das wir auf Grund unserer Erfahrung und dem optimalen Kundennutzen präferieren.
Das Vakuum Differenzdruck Verfahren
Das VDD-Verfahren ist dem Feingießen und dem Gipsformverfahren zuzuordnen. Der Prozess läuft rechnergesteuert in einer Anlage ab, wobei die Prototypen ähnlich wie beim Feingießen in keramische »Küvetten« gegossen werden. Die Methode macht die Fertigung gegossener Prototypen innerhalb weniger Tage möglich und eignet sich hervorragend für Einzelfertigung von Funktions- und Designprototypen sowie zur Herstellung von Kleinserien.
Mit dem VDD-Verfahren stellen wir Prototypen für Bauteile her, die dann in den Massenverfahren Druckgießen und Feinguss hergestellt werden (in geringem Ausmaß auch für Kokillengussteile).
Am Anfang steht das Urmodell
Auch bei der Herstellung von Metallgussteilen steht am Beginn der gießtechnischen Nachfolgeverfahren ein Urmodell (wie beim RP mit Kunststoff). Hält man sich das Endprodukt vor Augen und analysiert Kundenbedürfnisse und konkrete Problemstellungen ergeben sich logische Schritte bis zur Fertigstellung.
- Urmodellerstellung / Ausschmelzmodelle
- (Formenbau)
- (Wachsteileguss)
- Wachsbaumbau
- Keramik herstellen und brennen
- Metallguss
- Nacharbeit
- Mechanische Nachbearbeitung
- Gegebenenfalls Oberflächenbearbeitung
Damit dem Kundenbedürfnis einer Toleranz nach VDG P690 A2 oder A3 Genüge getan wird, fertigen wir weitestgehend unsere Gussteile direkt mittels verlorener Modelle, die wir über 3D Druck herstellen (kleine Bauteile aus Acrylat-Wachs mittels Projet 3500 hergestellt, größere Bauteile werden über eine Voxeljet 3D Druckanlage hergestellt). Die Schritte Formenbau und Wachsteileguss werden damit ausgelassen und dadurch sind Maßtoleranzen ähnlich dem Druckguss möglich.
Basisdaten zum Metallguss
- Maximale Bauteilgröße: 500 x 400 x 300 mm (LxBxH)
- Maximales Gießvolumen: 2,6 bis 3 Liter
- Mindestwandstärke Aluminium: 1mm
- Stückzahl abhängige Fertigungszeit: 1 bis 3 Wochen für ca. 3 bis 5 Stück
- Legierungen: Aluminium, Zink
- Maßgenauigkeiten: Toleranzklasse A1 lt. VDG-Merkblatt P690 erreichbar - abhängig vom Verfahren für die Ausschmelzmodelle und von der Dimension / Größe der Bauteile
Mechanische Nachbearbeitung
Das VDD-Verfahren mit seiner hohen erreichbaren Maßtoleranz und sehr guten Oberflächengüten ist im Spitzenfeld der gängigen Gießverfahren angesiedelt. Bei 1zu1 Prototypen führen wir die Mechanische Nachbearbeitung der Gießteile auf einer Fünf-Achs-Fräsmaschinen und CNC-Drehmaschinen durch.
| Eignung | sehr gut | gut | Einschränkung / Voraussetzungen |
|---|---|---|---|
| Funktionsteile | Mechanische Eigenschaften können gegenüber anderen Serienherstellungsverfahren variieren | ||
| Designteile | je nach Auswahl des Verfahrens der Herstellung der verlorenen Modelle, können Unterschiede in der Oberflächenbeschaffenheit resultieren | ||
| Bauteile mit Oberflächenanforderung | Nachträgliche Oberflächenbehandlung ist möglich (Glätten, Schleifen, Strahlen, Lackieren, Eloxieren) | ||
| Vorserienteile | Bearbeitung muss ggf. erfolgen, Originalwerkstoffe verwendbar | ||
| Versuchsteile | Legierungen ähnlich wie Serienwerkstoff |
- Anfrage: 1. konfigurieren 2. Datenupload 3. vervollständigen
- Angebot
- Auftrag
- Lieferung
Metallguss
1zu1Direkt: Online bestellbare Produktpalette...Aluminium*
| G-AlSi10Mg | G-AlSi9Cu3 | G-AlSi7Mg0,6 wärmebeh. |
G-AlSi9MgMn wärmebeh. |
|
|---|---|---|---|---|
| Dichte [kg/dm³] | 2,65 | 2,76 | 2,66 | 2,65 |
| Zugfestigkeit (Rm) [N/mm²] | 160-210 | 220-240 | 250-320 | 250-330 |
| 0,2-Dehngrenze (Rp 0,2) [N/mm²] | 80-110 | 80-140 | 220-280 | 200-310 |
| Bruchdehnung (A5) [%] | 2-6 | <1 | 1-2 | 2-5 |
| Brinellhärte (HB) | 50-60 | 60-80 | 90-110 | 80-110 |
| Gießverfahren | S, VDD | S, VDD | S, VDD | S, VDD |
Zink*
| G-ZnAl4Cu3 (Z 430) | G-ZnAl4Cu1 (Z 410) | |
|---|---|---|
| Dichte [kg/dm³] | 6,8 | 6,7 |
| Zugfestigkeit (Rm) [N/mm²] | 220-260 | 280-350 |
| 0,2-Dehngrenze (Rp 0,2) [N/mm²] | 170-200 | 220-250 |
| Bruchdehnung (A5) [%] | 0,5-2 | 2-5 |
| Brinellhärte (HB) | 90-100 | 85-105 |
| Gießverfahren | S, VDD | S, VDD |
*Weitere Aluminium- und Zinklegierungen auf Anfrage.
S ... Sandguss
D ... Druckguss
VDD ... VDD-Verfahren
- Geometrie oder Maßhaltigkeit
- Oberflächenqualität
- Innere Qualität oder Gefüge
- 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 (Projet 3500), für die direkte Erzeugung verlorener Modelle, ermöglicht dass Genauigkeitsgrade A3 erreicht und teilweise unterschritten werden können. Wir nützen hier 2 unterschiedliche Drucktechniken zur Erzeugung der verlorenen Modelle:
- Projet 3500 für Bauteile bis zu einer max. Kantenlänge von ca. 100 mm, hergestellt in Bauschichten von 0,04 mm und ca. 600 dpi
- Voxeljet 500 für Bauteile mit Kantenlängen > 100 mm; mit Bauschichten von 0,08 mm und 600 dpi
Die Tabelle zeigt einen Überblick der Nennmaßbereiche und der dazugehörigen Toleranzfelder der Genauigkeitsgrade A1 bis A3:
| Nennmaßbereich | Genauigkeitsgrad: Länge, Breite, Höhe | ||||||
| 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 | 14 | ±0,14 | 13,5 | ±0,11 | 13 |
| 10 | 18 | ±0,22 | 14 | ±0,17 | 13,5 | ±0,14 | 13 |
| 18 | 30 | ±0,26 | 14 | ±0,20 | 13,5 | ±0,17 | 13 |
| 30 | 50 | ±0,40 | 14,5 | ±0,31 | 14 | ±0,25 | 13,5 |
| 50 | 80 | ±0,45 | 14,5 | ±0,37 | 14 | ±0,30 | 13,5 |
| 80 | 120 | ±0,55 | 14,5 | ±0,44 | 14 | ±0,35 | 13,5 |
| 120 | 180 | ±0,80 | 15 | ±0,65 | 14,5 | ±0,50 | 14 |
| 180 | 250 | ±0,95 | 15 | ±0,75 | 14,5 | ±0,60 | 14 |
| 250 | 315 | ±1,30 | 15,5 | ±1,10 | 15 | ±0,80 | 14,5 |
| 315 | 400 | ±1,40 | 15,5 | ±1,20 | 15 | ±0,85 | 14,5 |
| 400 | 500 | ±1,60 | 15,5 | ±1,40 | 15 | ±0,95 | 14,5 |
Feld = Toleranzfeld. GTA = Gusstoleranz. Maßtoleranzen für den Feinguss sind über das VDG-Merkblatt P 690, Ausgabe 4 vom Februar 1992 definiert.
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 1,5 mm) 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
Das VDD-Verfahren mit seiner Oberflächengüte ist im Spitzenfeld der gängigen Gießverfahren angesiedelt was Erodierstruktur, Mittenrauwert Ra und Rauheitskennzahl betrifft (vgl. A.Frischherz, et.al., Tabellenbuch für Metalltechnik, 2.Aufl., Wien 1988, Seite 76).
| 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 |
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 Schrumpfung: 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.
