Feinguss - Konstruieren und Gießen - Bundesverband der ...

zu einem Bauteil führt. Besser kennzeichnend
für die hier besprochenen
Prozessketten ist der Begriff „Solid Freeform
Manufacturing(SFM)“ (= aufbauende
Verfahren zu Herstellung von Bauteilen
mit Freiformflächen), auch unter dem Begriff
„generierende“ Verfahren im Gegensatz
zu zerspanenden Verfahren bekannt.
Das „Rapid Manufacturing“ und die hierauf
aufsetzenden Verfahrensweisen „Individual
Manufacturing“ und „Flexible Manufacturing“
beziehen grundsätzlich alle Verfahrensweisen
ein, die zu einsatzfähigen
Bauteilen führen. Ausführliche Informationen
zu den Begriffen Qualitätsbedingungen
und Liefervereinbarungensindin
der VDG-Richtlinie 3404 [9] enthalten.
Der Wandel vom „Rapid-Prototyping“,
dem oft der Makel des „provisorischen“
anhaftete, ist vollzogen. Weiter noch werden
sich die SFM-Prozessketten zu noch
individuelleren und flexibleren Produktionsroutenfortentwickeln.
Bislang ist das
„Rapid-Prototyping“ durch hohen Personaleinsatz
gekennzeichnet. Das darin
befindliche, hohe Rationalisierungspotenzial
wird mit steigendem Bedarf an
derart hergestellten Bauteilen zunehmend
ausgeschöpft.
Neben dem schnellen Herstellen von Anschauungs-,
Funktions- oder Handmustern
in den frühenPhasender Produktentwicklung
bietet das Feingießen als Folgeprozess
auch die Möglichkeit, fast alle
technisch nutzbaren metallischen Werkstoffe
als Rapid-Prototyping-Werkstücke
mit nahezu vollständiger Funktionsfähigkeit
herzustellen. Die ursprüngliche Konstruktionsidee
wird überprüfbar hinsichtlich
Konstruktion, Funktionsfähigkeit und
Design. Rapid Prototyping im Feinguss
stellt somit eine Ergänzung und Erweiterung
der Anwendung von Feingussteilen
dar, insbesondere bei der
Bild 35: Gehäuse für den Fahrzeugbau nach
dem Quick-Cast-Verfahren gefertigt aus der
Aluminiumlegierung EN AC-AlSi7Mg0,3 (W.-
Nr.ENAC-42100), Gewicht690 g, Größtmaß
etwa 150 mm (Bild: NRU, Neukirchen)
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- Unterstützung von Entwicklungsprojekten
durch schnelle Bereitstellung
gebrauchs- und funktionsfähiger
Feingussteile in der Entwicklungvon
der Stückzahl 1bis zur Vorserie für
Großserienabnehmer;
- Erste Bauteile können zunächst ohne
„gussgerechte“ Konstruktion hergestellt
werden, wichtig für Grundsatzuntersuchungen
und Neuentwicklungen;
- Die „gegossene Konstruktion“ kann
unabhängig vom späteren Serienprozess
gefertigt, getestet oder eingesetzt
werden;
- Einsparung von Werkzeugkosten bei
der Entwicklung neuer Teile durch
Nutzung preiswerter und schneller
Wege für Variantenuntersuchungen;
- Herstellung von Musterteilen auch
für Druckgießer, Kokillengießer und
Sandgießer;
- Angebot von Feingussteilen auch bei
Einzelteilen und Kleinserien;
- Entwicklungsbegleitung bis zur Verifizierung
und Serienfreigabe(Engineering).
Die Anwendung von Rapid Prototyping
im Feinguss verändert nicht die Grundtechnologien
des Feingießens, sondern
schafft neue Möglichkeiten, wesentlich
schneller zum Feingussteil zu kommen.
Dies ist vor allem dadurch möglich, dass
in kürzester Zeit Ausschmelzmodelle bereitgestellt
werden und dies eben ohne
die Herstellung von Wachsspritzformen,
worauf schnell abgießbare Formen entstehen.
2.4.2 Die Prozessvarianten
Je nach Entwicklungsstand eines Projektes
werden vom Entwickler oder Konstrukteur
Entwürfe beziehungsweise CAD-
Daten bereitgestellt,die primär die Funktionalität
des Bauteiles sicherstellen sollen.
Die Daten reichen von prozessgerecht,
das heißt form- und gießgerecht
konstruierten Bauteilen bis hin zu Geometrien,
die in einem späteren Serienproduktionsprozess
völlig anders hergestellt
werden können.
Neben durchgängigen CAD/CAE-Systemen
tragen die CNC-Techniken zum
raschen Erstellen von Prototypen und
Kleinserien bei. Mittlerweile haben sich
auch die sogenannten SFM-Prozesse
(Solid-Freeform Modelling) zu durchgängigen
Prozessketten etabliert, mit denen
qualitativ hochwertige Bauteile hergestellt
werden können. Eine Übersicht über die
gängigen modell- und gusstechnischen
Prozessketten gibt Bild 34.Feingussteile
lassen sich über verschiedene Prozessketten
herstellen. Die optimale und gesamtwirtschaftlich
günstigste Herstellungsvariante
wird vom geforderten Liefertermin
und ganz entscheidend vom
Anforderungsprofil beeinflusst, das an
das Bauteil gestellt wird. In den Fallbeispielen
sind einzelne Beispiele genauer
beschrieben.
Die Gemeinsamkeit aller Prozessketten
ist, dass sie allesamt auf CAD-Datenbasen
beruhen, was grundsätzlich reproduzierbare
Bauteilmaße gewährleistet.
Die Gussteile können somit auch sehr
schnell mittels eines 3D-Messsystems
vermessen werden.
Grundsätzlich existieren zum einen die
Prozesse, bei denen die Modelle auf direktem
Weg hergestellt werden. Die wirtschaftlich
sinnvolle Stückzahl ist auf Einzelteile
bis hin zu einigen 10Stück beschränkt,abhängigvon
derenGröße und
der geforderten Lieferzeit.Auf Grund der
lagenförmigenBauweisesindEinschränkungen
bezüglich der Oberflächengüte
und der Fertigungstoleranzen üblich, aber
mit erhöhtem manuellem Finishaufwand
zu verbessern.
Neben den für das Feingießen bekannten
Wachsmodellen können auch verschiedenste
thermoplastische Kunststoffe verwendet
werden. Entscheidend für den
Einsatz als Modellwerkstoff sind hierbei
das vollständige, rückstandslose Verbrennen
des Kunststoffes und seine möglichst
geringe Ausdehnung während des
Aufheizens der Keramik- beziehungsweise
Schalenform, damit diese nicht zerstört
wird.
Für größereStückzahlenund für Feingussteile
mit höheren Anforderungen an die
Oberflächengüte werden die Modelle indirekt
über Wachsspritz- oder Wachsgießformen
hergestellt. Diese können aus
Kunststoff oder Metall erstellt werden.
Unter einem derartigen Vorserienwerkzeug
wird ein voll funktionsfähiges Feingusswerkzeug
verstanden, welches einfacher
ausgelegt und damit kostengünstiger
und deutlich schneller herzustellen
ist als ein Serienwerkzeug. Ein solches
Werkzeug eignet sich für Vorserien mit
mittleren bis größeren Stückzahlen. Es
können schnell und kostengünstig Änderungen
oder Teileoptimierungen bei nur
geringem Preisunterschied zu Teilen aus
dem Serienwerkzeug durchgeführt werden.
Die Oberfläche, Maßgenauigkeit und
Gussausführung entsprechen vollständig
denen späterer Serienteile [7].
Eine schnelle und preisgünstige Möglichkeit
ist aber auch der Einsatz flexibler,
elastischer Siliconformen. Für die Siliconformenherstellung
können neben zerspanend
hergestellten Urmodellen insbe-