Metallgussprozesse:Ein umfassender Überblick

Die Herstellung von Gegenständen durch Gießen von geschmolzenem Metall in einen leeren, geformten Raum wird als Metallguss bezeichnet. Das Metall härtet dann aus und kühlt in die Form ab, die ihm diese Form gegeben hat.

Wenn ein Gegenstand aus einem massiven Metallstück bearbeitet werden muss, ist Gießen oft eine kostengünstigere Option. Es stehen zahlreiche Metallgusstechniken zur Verfügung. Die Verwendung von Metallen, die Länge des Gussstücks und die Komplexität des Gussstücks beeinflussen alle, welche Gussart am effektivsten ist.

Die Nachfrage nach komplizierten und qualitativ hochwertigen Produkten ist parallel zu den industriellen Anforderungen und Anwendungen gestiegen. Glücklicherweise gibt es viele Gussverfahren, mit denen komplizierte und präzise Produkte für eine Reihe von Verwendungszwecken und Kundenanforderungen hergestellt werden können.

Wenn Sie die Vor- und Nachteile verschiedener Gusstechniken kennen, können Sie das beste Verfahren für Ihre Fertigungsanforderungen auswählen. Aus diesem Grund wird in diesem Artikel Folgendes beschrieben:Ich werde die verschiedenen Arten von Gussverfahren sowie ihre Vor- und Nachteile besprechen

Fangen wir an!

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Arten des Gießprozesses

Im Folgenden sind die gängigen Arten von Gussverfahren aufgeführt, die in der heutigen industriellen Welt verfügbar sind:

• Sandgussverfahren
• Schleuderguss
• Lost-Foam-Guss
• Kokillenguss
• Druckguss
• Feinguss
• Gipsguss
• Vakuumguss
• Squeezing Casting
• Strangguss

Sandgussverfahren

Jede Metalllegierung, ob eisenhaltig oder nicht, kann mit der flexiblen Gussmethode Sandguss gegossen werden. Es wird häufig in industriellen Umgebungen zur Massenfertigung von Komponenten für Automobile aus Metallguss eingesetzt, wie z. B. Motorblöcke, Zylinderköpfe, Kurbelwellen usw.

Bei dem Verfahren wird eine künstliche oder natürlich gebundene Form auf Sandbasis verwendet, um die ebene Oberfläche der Form zu erzeugen. Cope (die obere Hälfte) und Drag sind die beiden Komponenten der Formoberfläche.

(Die untere Hälfte). Mit einem Gießbecher wird geschmolzenes Metall in das Design gegossen, wo es dann aushärten und seine endgültige Form annehmen kann. Abschließend wird überschüssiges Metall entfernt, damit das fertige Metallgussprodukt fertiggestellt werden kann.

Vorteile

Nachfolgend sind die Vorteile des Sandgussverfahrens aufgeführt:

• Die Produktionskosten sind recht niedrig, insbesondere bei Kleinserienfertigung
• Riesige Komponentenfertigung
• Gießen sowohl eisenhaltiger als auch nicht eisenhaltiger Legierungen
• Fähigkeit zum Recycling
• Verarbeitung von hochschmelzenden Metallen wie Titan und Stahl

Nachteile

Nachfolgend sind die Nachteile des Sandgussverfahrens aufgeführt:

• Ein geringeres Maß an Genauigkeit als alternative Techniken
• Diese Strategie lässt sich nur schwer auf Produkte mit festgelegten Maß- und Gewichtsspezifikationen anwenden.
• Mit dieser Methode hergestellte Produkte weisen eine raue Oberflächenbeschaffenheit auf.

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Kokillenguss

Beim Kokillenguss, der allgemein als Kokillenguss bezeichnet wird, werden Metalle und Metalllegierungen mithilfe wiederverwendbarer Formen hergestellt, die aus Metall wie Stahl, Graphit usw. bestehen.

Diese Art von Metallguss kann zur Herstellung vieler verschiedener Gegenstände verwendet werden, darunter Räder, Motorkolben, Rohrverbindungen, Getriebegehäuse und Zahnräder.

Bei dieser Methode wird geschmolzenes Metall direkt in den Hohlraum der Form gegossen und dabei durch die Schwerkraft nach unten gezogen. Die Matrize kann abgewinkelt werden, um die Füllung besser abzudecken.

Die Gegenstände entstehen, indem man das geschmolzene Metall in der Form abkühlen und verfestigen lässt. Infolgedessen erhöht diese Methode die Verbreitung von Gussmaterialien wie bestimmten Bronzen, Gusseisen und Legierungen aus Blei, Zink, Aluminium und Magnesium.

Im Gegensatz zu herkömmlichen Druckgussverfahren wird bei diesen Gießverfahren die Form von unten nach oben gefüllt. Im Vergleich zum Sandguss weist das Verfahren jedoch eine höhere Gießleistung auf. Da jedoch teure Metallformen verwendet werden, ist der Preis deutlich höher.

Vorteile

Nachfolgend sind die Vorteile des Kokillengusses aufgeführt:

• Aufgrund der schnellen Erstarrung entstehen Waren mit hervorragender Oberflächenqualität.
• Produkte, die im Gussverfahren hergestellt werden, sind hochpräzise und haben enge Toleranzen.
• Wiederverwendbare Formen steigern die Produktivität und senken die Produktionskosten durch Zeitersparnis.
• Die Ware weist verbesserte mechanische Eigenschaften auf.
• Herstellung dünnwandiger Produkte

Nachteile

Nachfolgend sind die Nachteile des Kokillengusses aufgeführt:

• Gelegentlich bekommt das Produkt ein Geräusch vom Auswurfmechanismus, der zum Entfernen des Gussstücks aus der Form verwendet wird.
• Die Kosten für die Formenherstellung sind höher.
• Das Casting komplizierter Objekte ist eine Herausforderung.

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Druckguss

Abhängig vom Druck gibt es zwei unterschiedliche Formen des Druckgusses. Genauer gesagt sowohl Hochdruck- als auch Niederdruck-Kokillenguss.

Für die Massenproduktion komplexer Geometrien, die eine hohe Präzision erfordern, ist Hochdruck-Druckguss häufiger anzutreffen. Im Gegensatz dazu ist Niederdruck-Kokillenguss eine bessere Gießtechnik für die Herstellung großer und einfacher Teile.

Bei diesen Arten des Metallgusses werden Nichteisenmetalle und Legierungen wie Zink, Zinn, Kupfer und Aluminium unter hohem Druck in eine wiederverwendbare Form eingespritzt, die mit Schmiermittel beschichtet wurde.

Um eine Verhärtung des Metalls zu verhindern, wird während des gesamten Schnellinjektionsvorgangs ein hoher Druck aufrechterhalten. Nach Abschluss des Verfahrens wird der Guss entnommen und bearbeitet, um unnötiges Material zu entfernen.

Hinsichtlich der Füllung der Form unterscheidet sich der Druckguss vom Kokillenguss. Beim Druckguss hingegen wird das geschmolzene Metall unter hohem Druck in die Metallform eingespritzt. Das benötigte Produkt wird anschließend durch schnelles Erstarren der Metallschmelze hergestellt.

Vorteile

Nachfolgend sind die Vorteile des Druckgusses aufgeführt:

• Hohe Maßtoleranz und Präzision
• Hohe Produktivität und hervorragende Produktqualität
• Weniger Bearbeitungsvorgänge nach dem Guss erforderlich
• Schnelleres Abkühlen von geschmolzenem Metall, um die Produktionsraten zu erhöhen
• Der Prozess kann über einen längeren Zeitraum fortgesetzt werden, ohne dass die Matrize ausgetauscht werden muss.

Nachteile

Nachfolgend sind die Einschränkungen des Druckgusses aufgeführt:

• Hohe Kosten der verwendeten Werkzeuge
• Nur Nichteisenmaterialien sind erlaubt
• Eine vollständige Einrichtung erfordert einen hohen finanziellen Aufwand.
• Es wird nicht für Strukturteile verwendet, da es schwierig ist sicherzustellen, dass Produkte die gewünschten mechanischen Eigenschaften aufweisen.

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Feinguss

Um eine Einweg-Keramikform für den Feinguss herzustellen, der manchmal auch als Wachsausschmelzguss bezeichnet wird, wird ein Wachsmodell mit feuerfestem Material und einem Bindemittel beschichtet. Anschließend wird geschmolzenes Metall in die Form gegossen, um Metallgussteile herzustellen.

Beim Feinguss handelt es sich um teure und arbeitsintensive Verfahren, mit denen Metallgussprodukte wie Zahnräder, Fahrradkoffer, Motorradscheiben und Ersatzteile für Strahlanlagen in großen Mengen oder in komplizierten Gussteilen hergestellt werden können.

Vorteile

Nachfolgend sind die Vorteile des Feingusses aufgeführt:

• Es können Bauteile mit dünnen Wänden, größerer Komplexität und hervorragender Oberflächenqualität hergestellt werden.
• Minimiert den Bedarf an Nachbearbeitung nach dem Guss
• Kann schwer schmelzbare Legierungen wie Edelstahl, dünnen Stahl usw. gießen.
• Die Schalenform lässt sich trennen und ermöglicht Gussteile mit 90-Grad-Winkeln.
• Hohe Maßhaltigkeit der Artikel
• Formungszugabe für Schrumpfung

Nachteile

Nachfolgend sind die Einschränkungen des Feingusses aufgeführt:

• Teuer in der Nutzung
• Längerer Produktionszyklus
• Höhere Kosten für die Formenherstellung
• Wachsmodelle müssen für jeden Gusszyklus mit einer frischen Gussform angefertigt werden.

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Gipsguss

Mit der Ausnahme, dass die Form aus einer Substanz besteht, die als „Gips“ bekannt ist, ähnelt das Gipsgussverfahren dem Sandguss.

Gips kühlt das Metall aufgrund seiner begrenzten Wärmeleitfähigkeit und Wärmekapazität langsamer ab als Sand, was insbesondere bei Teilen mit dünnen Querschnitten zur Erzielung einer hohen Präzision beiträgt. Hochtemperatur-Eisenmaterialien können damit jedoch nicht verwendet werden.

Insbesondere können mit dem Gipsform-Gießverfahren kleine Gussteile von 30 Gramm und große Gussteile von 45 Kilogramm hergestellt werden.

Vorteile

Nachfolgend sind die Vorteile des Gipsabdrucks aufgeführt:

• Die fertige Oberfläche ist glatt
• Die Fähigkeit, komplizierte Strukturen mit dünnen Wänden mit größerer Maßgenauigkeit als beim Sandguss zu gießen

Nachteile

Nachfolgend sind die Nachteile des Gipsabdrucks aufgeführt:

• Weniger Einsatzmöglichkeiten für Legierungen auf Kupfer- und Aluminiumbasis
• Es kann notwendig sein, die Gipsformmasse häufig nachzufüllen.
• Eine Substanz, die weniger stabil ist als Sand und sich auf den gesamten Prozess auswirken könnte
• Erhöhte Abkühlzeiten, die sich auf die Produktionsraten auswirken
• Unverträglich mit leicht entflammbaren Materialien
• Das Verfahren ist in der Regel teurer als die meisten Gussvorgänge.

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Schleuderguss

Rotationsguss, allgemein als Schleuderguss bezeichnet, ist ein Verfahren zur industriellen Herstellung zylindrischer Teile unter Einsatz von Zentrifugalkräften. Bei dieser Art des Metallgusses wird geschmolzenes Metall in eine heiße Drückform gegossen.

Das unter hohem Druck stehende geschmolzene Metall wird mithilfe der Zentrifugalkräfte in der Matrize verteilt.

Es gibt drei Arten des Schleudergusses:Vertikalschleuderguss, Halbschleuderguss und echten Schleuderguss. Im Gegensatz zum echten Schleuderguss wird beim Halbschleuderguss ein Anguss verwendet, um die Form vollständig zu füllen.

Aufgrund der konstanten Rotation beim echten Schleuderguss bleibt das geschmolzene Metall jedoch an den Seiten haften. Andererseits beinhaltet das vertikale Schleudergießen, wie der Name schon sagt, ein gerichtetes Formen und das gleiche Verfahren wie echtes Schleudergießen.

Typischerweise werden Rotationsgeometrien wie Zylinder durch Schleuderguss hergestellt. insbesondere Komponenten wie Zylinderlaufbuchsen, Kolbenringe, Kupplungsscheiben, Buchsenlager usw.

Darüber hinaus trägt das Gießen des Metalls in die Mitte der Form dazu bei, Fehler wie Lunker, Schrumpfung und Gaseinschlüsse zu minimieren. Es ist jedoch nicht für alle Metalllegierungen geeignet.

Vorteile

Nachfolgend sind die Vorteile des Schleudergusses aufgeführt:

• Verbesserung der Prozessausbeute und Abfallreduzierung
• Hochdichter und praktisch fehlerfreier Guss
• Die Herstellung von Verbundmetallgussteilen aus Lauf und Hülse ist mit dieser Methode einfach.
• Es besteht keine Nachfrage nach Toren und Steigleitungen.

Nachteile

Nachfolgend sind die Nachteile des Schleudergusses aufgeführt:

• Die Kosten für Schleuderguss sind erheblich.
• Nachfrage nach Fachpersonal
• Herstellung spezifischer Formen

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Lost-Foam-Guss

Der Unterschied zwischen Feinguss und Schaumausschmelzguss besteht darin, dass ersteres Wachs für das Modell verwendet, während letzteres Schaum verwendet.

Nach der Mustererstellung wird die feuerfeste Keramik durch Tauchen, Beschichten, Sprühen oder Streichen beschichtet. Das fertige Produkt entsteht dann, indem das geschmolzene Metall in die Form gegossen wird.

Diese Gussarten können auf eine Vielzahl von Materialien angewendet werden, darunter Eisenlegierungen, legiertes Gusseisen, Kohlenstoffstahl und legierter Stahl. Das Schaumausschmelzverfahren wird insbesondere zur Herstellung von Teilen wie Pumpengehäusen, Hydranten, Ventilen und Armaturen verwendet.

Hohe Produktionspräzision und Genauigkeit sind nur einige der Vorteile des Schaumausschmelzverfahrens. Diese Technik weist jedoch einige Nachteile auf, die sie für Anwendungen mit geringem Volumen ungeeignet machen.

Vorteile:

Nachfolgend sind die Vorteile des Schaumausschmelzverfahrens aufgeführt:

• Hochwertiger Guss
• Flexibilität im Design
• Ausgezeichnete Produktion
• Kostengünstig für die Herstellung in großem Maßstab

Nachteile

Im Folgenden sind die Einschränkungen des Lost-Foam-Gießens aufgeführt:

• Hohe Musterkosten für kleine Fertigungsmengen
• Geringe Festigkeit führt zu Musterverzerrungen oder Beschädigungen, was Produktionsabläufe und Lieferzeiten verlängert.

Erfahren Sie mehr über „Was sind Gussfehler?“ mit dieser ausführlichen Anleitung!

Vakuumguss

Die Herstellung des Vakuumgusses erfolgt, wie der Name schon sagt, unter einem Vakuumdruck von 100 bar oder weniger, um Gas aus dem Formhohlraum abzulassen.

Bei dieser Art von Gießprozessen werden Blasen und Lufteinschlüsse entfernt, indem geschmolzenes Metall in den Formhohlraum in einer Vakuumkammer gegossen wird.

Der Formhohlraum wird unter Vakuum evakuiert, um zu verhindern, dass dort während des Metalleinspritzvorgangs Gase eingeschlossen werden. Das Metall wird dann aus der Form entnommen, nachdem es in einer Heizkammer ausgehärtet wurde.

Viele Branchen, darunter die Automobil-, Luft- und Raumfahrt-, Elektronik-, Schifffahrts- und Telekommunikationsbranche, verwenden das Vakuumdruckgussverfahren.

Daher sind strukturelle Fahrwerkskomponenten und Fahrzeugkarosserieelemente einige Komponenten, die mit dieser Fertigungstechnik hergestellt werden.

Vorteile

Nachfolgend sind die Vorteile des Vakuumgießens aufgeführt:

• Die mechanischen Eigenschaften, die Oberflächenqualität und die Porosität des Druckgusses sollten verbessert werden.
• Herstellung dünnwandiger Produkte
• Es ist möglich, Gegenstände wärmezubehandeln und zu schweißen.
• Ideal für die Fertigung in kleinem Maßstab
• Es ist keine kostspielige Nachbearbeitung harter Werkzeuge erforderlich.
• Frühstadien reduzieren Lufteinschlüsse und Blasen

Nachteile

Nachfolgend sind die Nachteile des Vakuumgießens aufgeführt:

• Hohe Werkzeugkosten
• Die Prozessform hat eine begrenzte Lebensdauer.
• Möglichkeiten der Hohlheit

Erfahren Sie mehr über „Was sind Verbindungselemente?“ mit dieser ausführlichen Anleitung!

Squeezing Casting

Squeeze Casting, auch Flüssigschmieden genannt, ist ein hybrides Metallumformverfahren, das Gesenkschmieden und Kokillenguss in einem einzigen Schritt kombiniert.

Bei diesem Verfahren wird eine vorgegebene Menge geschmolzener Metalllegierung in eine Form gepumpt und unter Druck geformt. Anschließend wird das Metallbauteil bis zum Schmelzpunkt erhitzt und aus der Matrize entnommen.

Insbesondere der Quetschdruckguss ist ein mögliches Gießverfahren für sicherheitskritische Komponenten in Automobilsystemen. Zum Beispiel Fahrgestellrahmen, Halterungen, Knoten, Space-Frame-Verbindungen, vordere Achsschenkel aus Aluminium usw.

Bei dieser Art des Metallgusses werden die Vorteile von Guss- und Schmiedeverfahren vereint. Beispielsweise trägt der hohe Druck, der beim Erstarren ausgeübt wird, dazu bei, Porosität und Schrumpfung zu verhindern.

Allerdings ist es aufgrund der besonderen Werkzeuganforderungen weniger verbreitet als andere Gussverfahren für die Massenproduktion.

Vorteile

Nachfolgend sind die Vorteile des Quetschgusses aufgeführt:

• Entfernt intrinsische Defekte, einschließlich Poren, Löcher durch Schrumpfung und Porosität durch Schrumpfung
• Minimaler Oberflächenabrieb
• Es könnte verhindern, dass Risse entstehen.
• Hochfeste Elemente
• Es gibt keine Materialverschwendung

Nachteile

Im Folgenden sind die Einschränkungen des Squeezing-Castings aufgeführt:

• Weniger Gestaltungsmöglichkeiten für die Teileform
• Gesunkene Produktivität
• Erhöhter Bearbeitungsbedarf
• Erfordert eine präzise Steuerung, was den Prozess insgesamt verlangsamt

Erfahren Sie mehr darüber:Was ist Gusseisen? mit ausführlicher Anleitung!

Strangguss

Es ermöglicht, wie der Name schon sagt, die konsequente Massenproduktion von Metallprofilen mit festem Querschnitt. Bei der Herstellung von Stabstahl wird diese Art des Gusses häufig verwendet.

Darüber hinaus werden im Vertikalguss halbkontinuierliche Gussprodukte wie Knüppel, Blöcke, Stangen usw. hergestellt.

Durch sorgfältige Steuerung der Geschwindigkeit, mit der geschmolzenes Metall in die wassergekühlte Form mit offenem Ende eingespritzt wird, kann sich auf dem flüssigen Metall in der Mitte der Form eine Oberfläche aus festem Metall bilden.

Daher erfolgt die Metallverfestigung von außen nach innen. Nach Abschluss dieses Vorgangs können Metallstränge kontinuierlich aus der Form entfernt werden.

Mit mechanischen Scheren oder beweglichen Autogenbrennern können Waren auf vorgegebene Längen abgeschnitten werden. Strangguss führt typischerweise zu homogenen, zuverlässigen und dichten Produkten.

Vorteile

Nachfolgend sind die Vorteile des Stranggießens aufgeführt:

• Gussprodukte gibt es in einer Vielzahl von Größen, von dünnen Streifen bis hin zu größeren Brammen und Knüppeln.
• Geringere Kosten durch laufende Produktion
• Reduzierte Materialverschwendung

Nachteile

Nachfolgend sind die Einschränkungen des Stranggießens aufgeführt:

• Formen müssen kontinuierlich gekühlt werden; Andernfalls kommt es zu einer Schrumpfung der Mittellinie.
• Nur einfache Formen mit festem Querschnitt gießen
• Riesige Grundstücksfläche und eine erhebliche Anfangsinvestition

Erfahren Sie mehr über die vier gängigen Arten des Metallgusses mit diesem ausführlichen Leitfaden!

Schlussfolgerung

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Gießen eine vielseitige und grundlegende Fertigungstechnik ist, die für die Herstellung einer Vielzahl von Waren in verschiedenen Branchen unerlässlich ist.

Die vielen Gussverfahren wie Sandguss, Feinguss, Druckguss und andere haben jeweils einzigartige Vorteile, und das beste wird auf der Grundlage der Menge und Komplexität des herzustellenden Produkts, der Menge der erforderlichen Rohstoffe und anderer Überlegungen ausgewählt.

Feinguss zeichnet sich durch die Herstellung detaillierter und hochpräziser Komponenten aus, während Sandguss eine kostengünstige Technik zur Herstellung großer, komplexer Teile aus einer Vielzahl von Materialien ist.

Der in der Automobil- und Elektronikbranche häufig eingesetzte Druckguss eignet sich hervorragend für die Massenfertigung von Teilen mit gleichbleibender Qualität und Maßgenauigkeit. Schleuderguss und Kokillenguss bieten beide unterschiedliche Lösungen für bestimmte Anwendungen.

Die Wahl des Gießverfahrens hängt von den jeweiligen Anforderungen eines Projekts ab. Jede Gussmethode hat ihre eigenen Vorteile und Grenzen.

Letztendlich ermöglicht die Vielfalt der Gusstechniken den Herstellern die effektive Herstellung von Komponenten und Waren in unterschiedlichen Größen, Formen und Materialien und trägt so zur Vielfalt und Innovation bei, die in allen Branchen auf der ganzen Welt zu finden ist.

Die Gusstechniken werden sich wahrscheinlich im Zuge der Technologie- und Materialentwicklung ändern und neue Möglichkeiten für die Fertigung in der Zukunft eröffnen.

Erfahren Sie mehr über „Was ist Feinguss?“ mit dieser ausführlichen Anleitung!

FAQs

Welche verschiedenen Arten des Typcastings gibt es?

In der Programmierung ist Typumwandlung der Vorgang, bei dem eine Variable oder ein Wert von einem Datentyp in einen anderen geändert wird. Dies ist von entscheidender Bedeutung, um die Dateninterpretation innerhalb einer Software zu ermöglichen, da jede Datenform einzigartige Merkmale und Verhaltensweisen aufweist, die bestimmen, wie sie verwendet werden sollen.

Wie funktioniert der Casting-Prozess?

Geschmolzenes Metall wird während des speziellen Herstellungsprozesses des Gießens in eine Form gegossen, wo es abkühlt und in der gewünschten Form erstarrt. Die Fähigkeit dieser Methode, aufwändige Designs und komplizierte Formen zu vergleichsweise geringen Kosten herzustellen, unterscheidet sie von anderen Fertigungstechniken.

Was ist ein Casting-Beispiel?

Gießen ist ein vielseitiger Herstellungsprozess, der eine breite Palette von Produkten für verschiedene Branchen produziert. Hier einige Beispiele für Gussprodukte:Hydranten, die für Wasserversorgungssysteme verwendet werden. Feuerlöschausrüstung wie:Hydranten, Kupplungen und Armaturen

Welche sind die beiden Hauptkategorien von Gussverfahren?

Entbehrlicher und nicht entbehrlicher Guss sind die beiden Hauptunterkategorien des modernen Gussprozesses. Das Formmaterial – etwa Metall oder Sand – und die Gießtechnik – etwa Schwerkraft, Vakuum oder Unterdruck – zersetzen es weiter.

Was gibt ihm den Namen „Casting“?

Es hat alles die gleiche Grundbedeutung:Werfen. Man wirft eine Angelschnur, einen Schatten usw. Der Begriff „werfen“ wurde durch das Synonym „gießen“ für das Gießen von Metall in eine Form ersetzt. Später erhielt der Begriff eine breitere Bedeutung für die Formgebung, etwa das Anbringen eines Gipses an einem gebrochenen Glied.

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