Eine Einführung in den 3D-Druck für den Sandguss

Eine der effektivsten Anwendungen des 3D-Drucks in der industriellen Welt ist das Spritzgießen, bei dem die Verwendung von gedruckten Formen dazu beigetragen hat, Materialkosten zu senken, Arbeitsabläufe zu rationalisieren und eine gleichbleibende Qualität aufrechtzuerhalten. Es ist jedoch nicht die einzige Fertigungstechnologie, bei der der 3D-Druck Möglichkeiten für neue Verbesserungen und Verbesserungen bietet. Um ihre Produktionsprozesse zu rationalisieren und zu verbessern, kombinieren zukunftsorientierte Gießereien 3D-Druck mit Sandguss.

Was ist Sandguss?

Sandguss ist das Verfahren zum Gießen von geschmolzenem Metall mit Formen auf Sandbasis. Zunächst wird der Sand in einem Rahmen (von Fachleuten „Kolben“ genannt) eingeschlossen, danach werden die Hohlräume für die Form und die Tore, durch die das Metall gegossen wird, mit Mustern bedruckt. Die beiden Formhälften werden zusammengelegt und der Guss erfolgt. Nach dem Abkühlen des Metalls muss nur noch der Sand weggebrochen und eine eventuell notwendige Reinigung und/oder Nachbearbeitung des Fertigteils durchgeführt werden.

Der Sand selbst ist ein spezielles Material, das als „grüner Sand“ bezeichnet wird und Quarz, Chromit oder Zirkon mit Wasser, Ton und Anthrazit kombiniert. Der Name bezieht sich auf die Tatsache, dass es in seiner grünen – d. h. nassen – Phase verwendet wird und nicht vor dem Gießen eingestellt wird.

Sandguss ist eine kostengünstige und vielseitige Möglichkeit, Metallteile sowohl für den Prototypenbau als auch für die Produktion zu liefern, insbesondere wenn der Prozess automatisiert ist, wie es eine Reihe von Herstellern erfolgreich getan haben. Zu den Materialien, die auf diese Weise gegossen werden können, gehören:

• Aluminium
• Messing
• Magnesium
• Eisen
• Stahl

Eine breite Palette von Legierungen kann ebenfalls mit großer Wirkung verwendet werden.

Wo kommt der 3D-Druck ins Spiel?

Wie beim Spritzguss sind die beim Sandguss verwendeten Modelle recht teuer und zeitaufwändig in der Herstellung (insbesondere bei der CNC-Bearbeitung) und haben eine begrenzte Haltbarkeit. Der 3D-Druck beseitigt diese Schwierigkeiten und ermöglicht es, Muster und Anschnittsysteme mit CAD-Software zu entwerfen und dann bei Bedarf zu deutlich reduzierten Kosten zu drucken. Dies hat es Gießereien ermöglicht, Sandguss in größerem Maßstab für Produktionsteile einzusetzen.

Der 3D-Druck macht nicht nur die Lagerhaltung von Teilen überflüssig, sondern ermöglicht auch einen Detaillierungsgrad und eine Komplexität, die sonst nur schwer zu erreichen wäre. Um dies weiter zu verbessern, können thermoplastische Muster und Anschnitte während der Nachbearbeitung beschichtet werden, um ihre Beständigkeit gegen Hitze und Sandabrieb zu verbessern und die Gesamtgenauigkeit der fertigen Teile zu erhöhen.

Darüber hinaus wird die Flexibilität des 3D-Drucks als Werkzeug für das Rapid Prototyping bei Sandgussanwendungen deutlich. Typischerweise haben der Zeit- und Kostenaufwand für die Musterherstellung die Anzahl der Iterationen begrenzt, die ein sandgegossenes Teil während der Prototypenphase durchlaufen kann. Sobald der 3D-Druck den Stress und die Kosten für die Musterherstellung minimiert hat, können Gießereien beim Prototyping einen viel agileren Ansatz verfolgen, mehrere Iterationen eines Teils testen und sicherstellen, dass alle Fehler vor Produktionsbeginn behoben werden können.

In Bezug auf die Drucktechnologien haben sich FDM und Polyjet-Druck für Sandgussprojekte als sehr effektiv erwiesen, wie Unternehmen wie Stratasys bewiesen haben. Es sind auch eine Reihe von Druckern auf den Markt gekommen, die speziell für Sandgussanwendungen entwickelt wurden, wie der S-Max von Ex-One. Diese Maschinen sind für den Betrieb bei den schnellen Temperaturwechseln in Gießereien ausgelegt, ohne dass die Qualität oder Funktionalität der von ihnen gelieferten Teile beeinträchtigt wird.

Komplementäre Technologien sorgen für effizientere Produktionsprozesse

Wir würden argumentieren, dass Gießereien, die den 3D-Druck erfolgreich in ihre Arbeitsabläufe integriert haben, Lehren ziehen können, von denen jeder Hersteller profitieren könnte. Sandguss und 3D-Druck sind wirklich komplementäre Technologien, denn wenn sie zusammen verwendet werden, werden ihre jeweiligen Vorteile verbessert und ihre Grenzen überwunden.

Basierend auf dem bereits Erreichten wird der 3D-Druck sehr wahrscheinlich aus dem Werkzeugkasten von Gießereien nicht mehr wegzudenken sein.