Feinguss – Wachsausschmelzverfahren für kleine Formteile

Feinguss ist eine Methode zur Herstellung von Gussteilen. Über dieses Verfahren lassen sich kleine und sehr kleine Formteile kostengünstig bei einer minimalen Nachbearbeitung herstellen. Bezeichnet wird Feinguss auch als Guss aus verlorenen Modellen, da Modell und Form meist aus Kunststoff oder Wachs bestehen und nach dem Guss nicht mehr vorhanden ist. Die durch Feinguss hergestellten Formteile zeichnen sich durch eine hohe Maßgenauigkeit, Detailstärke und Qualität der Oberfläche aus.

Feinguss im Detail – kostengünstig und effizient

Da beim Feinguss die Formteile mithilfe von Modellen aus Wachsen oder Thermoplasten gegossen werden, handelt es sich hier um sogenannte verlorene Modelle. Diese Modelle werden zunächst in Einfach- oder Mehrfachwerkzeuge aus Stahl oder Aluminium gespritzt. Auf diese Weise wird – in Abhängigkeit von Gesamtstückzahl, Art des Modellmaterials und Form des Gussstückes – das entsprechende Spritzwerkzeug gebaut.

Diese Modelle werden im nächsten Schritt mit einem An- oder Einguss-System zu Modelltrauben zusammengefügt, die aus unterschiedlich vielen Modellen bestehen können. Danach werden die Gießtrauben in Schlicker (keramische Masse aus feuerfesten Mehl und Bindemittel) getaucht, um eine Formschale herzustellen. Die mit Schlicker benetzte Modelltraube wird mit danach mit Sand berieselt und in ein verflüssigtes Sandbett getaucht.
Dieser Vorgang wird so oft wiederholt bis die Formschale die notwendige Stabilität zum Abguss erreicht hat.
Nach dem Abguss und der Verfestigung der Schmelze wird das Gussstück eingeformt und die Gussteile mithilfe von Säge, Vibration oder Trennscheibe vom Gießsystem getrennt. Es folgt die Nacharbeit wie Strahlen, Wärmebehandlung, Putzen, Schleifen, Richten und Prüfungen.

Das Verfahren im Überblick:

1. Herstellung des Modells aus Wachs
2. Verbindung zur einer Gießtraube
3. Herstellung der Form durch mehrmaliges Tauchen in Schlicker
4. Berieselung mit Sand
5. Ausschmelzung des Wachses und Brennen der Form
6. Brennen der Form
7. Abguss
8. Einformen des Gussstückes
9. Trennung der Gussteile
10. Nachbearbeitung der Gussteile
11. Prüfung der Qualität

Unterschied zu anderen Gussverfahren

Gussverfahren werden grundsätzlich in „Verfahren mit verlorenen Formen“ und „Gießen mit Dauerformen“ unterteilt, die sich wiederum in „Gießen mit verlorenen Formen und Dauermodellen“ (Sandguss) und „Gießen mit verlorenen Formen und verlorenen Modellen“ (Feinguss und Vollformgießen) bzw. in Kokillenguss, Druckguss, Schleuderguss, Strangguss und Niederguss aufteilen.

Gießen mit verlorenen Formen:

Gießen mit verlorenen Formen und Dauermodellen

Sandguss

Beim Sandguss werden die Formen aus Sand gefertigt. Diese Art der Formherstellung eignet sich für Serienstücke, Einzelteile und beliebige Werkstückzahlen. Mit diesem Gießverfahren werden zahlreiche Fahrzeugkomponenten hergestellt.

Gießen mit verlorenen Modellen und verlorenen Formen:

Feinguss

Da beim Feinguss die Modelle aus Wachs gefertigt und mit Keramik oder Ton umhüllt werden, wird dieses Gießverfahren „Gießen mit verlorenen Formen und verlorenen Modellen“ genannt. Das Wachs wird danach ausgeschmolzen und die Form mit Schmelze aufgefüllt. Dieses Gießverfahren erreicht eine sehr hohe Qualität und eignet sich für kleine Werkstückzahlen.

Vollformgießen

Bei diesem Verfahren werden die Formen aus Styropor gefertigt, mit einem Formstoff umhüllt und dann mit Schmelze übergossen, die das Styropor verbrennt. Geeignet ist dieses Verfahren für sehr große Gussstücke und kleine Stückzahlen.

Gießen mit Dauerformen

Beim Gießen mit Dauerformen (Kokillen-, Druck-, Schleuder-, Strang- und Niederdruckguss) bestehen die Formen meistens aus Stahl. Da sie durch den Kontakt mit der Schmelze verschleißen, weisen diese Formteile eine schlechtere Oberflächenqualität und Formgenauigkeit auf als verlorenen Formen. Dieses Verfahren ist sehr kostenintensiv, was sich bei höheren Stückzahlen auf den Stückpreis auswirkt.

Kokillenguss

Der Kokillenguss unterscheidet sich vom Sandguss lediglich dadurch, dass die Schmelze in eine Kokille (metallische Dauerform) und nicht in eine Sandform gegossen wird. Da Metall eine hohe Wärmeleitfähigkeit besitzt, kühlt die Schmelze schneller ab, wodurch ein Formteil mit verbesserten mechanischen Eigenschaften entsteht.

Druckguss

Beim Druckguss besteht die Gussform ebenfalls aus Metall. Diese Formen werden bis zu mehrere 100.000 Mal verwendet. Während beim Sand- und Kokillenguss die Schmelze von oben in die Form gegossen wird, schießt sie beim Druckgussverfahren in großen Anlagen in die Gussform.

Schleuderguss

Beim Schleuderguss wird flüssiges Metall in eine Gussform gefüllt, die um ihre Mittelachse rotiert. Dadurch rotiert die Schmelze ebenfalls und wird an die Kokillenwand gepresst, was zu einer höheren Festigkeit führt.

Strangguss

Beim Strangguss werden die Formteile in einem Stück (Strang) gegossen. Hier werden wassergekühlte Kokillen aus Graphit oder Kupfer mit Schmelze beschickt und der Strang in der Geschwindigkeit der Erstarrung des Metalls abgezogen.

Niederdruckguss

Bei diesem Gießverfahren wird der Luftdruck in der Umgebung des flüssigen Metalls erhöht, um es in ein Steigrohr zu drücken. Dadurch entsteht die Endform.

Eine wirtschaftliche Verfahrenstechnik

Durch die Verwendung verlorener Modelle ist die Nutzung ungeteilter Gießformen möglich. Sie bewirken, dass sehr enge Toleranzen ohne Formversatz eingehalten werden können. Darüber hinaus können Gussteile ohne Teilungsgrat gefertigt werden.
Feinguss kommt häufig dann zur Anwendung, wenn Gussteile mit geringen Wanddicken und komplizierte geometrische Formen aufs Maß in kleinen Mengen genau gegossen werden müssen. Eine Nachbearbeitung ist entweder gar nicht oder nur im geringen Umfang notwendig.

Toleranzen – hohe Maßgenauigkeit

Mit dem Feingussverfahren können Gussstücke mit einer linearen Toleranz von etwa ± 0,4 bis ± 0,7 % vom Nennmaß gefertigt werden. Bestehen die Gussstücke aus Kupfer muss ein höheres Schwindmaß von 1,8 % bis 2,2 % berücksichtigt werden. Die Mindesttoleranz für ein Feingussteil liegt zwischen R 0,01 mm und R 0,01 mm.

Feinguss für Kleinserien – kostengünstig mit kleinen Stückzahlen

Hauptsächlich kommt der Feinguss für kleine Stückgewichte zur Anwendung, die zwischen 1 g und 10 kg liegen. Feinguss eignet sich daher vor allem für Formteile, die in kleinen Serien hergestellt werden. Die Stückzahlen liegen hier zwischen einigen hundert bis mehreren tausend Stück. Es lassen sich aber auch Kleinserien ab der Losgröße eins im Feinguss herstellen.

Ein genauer Grenzwert kann aufgrund der Vielfalt der Einflussgrößen nicht genannt werden. So kann die Blende für einen Abgaskrümmer mit 20 Stück günstiger sein als die geschweißte Variante. Wie wirtschaftlich die jeweiligen Gussstücke sind, ist daher nicht eindeutig benennbar. Wir bieten Ihnen dazu eine kostenlose Erstberatung. Schicken Sie uns eine E-Mail an info@vioproto.de.

Verfügbare Materialien

Mit dem Feinguss lässt sich eine fast unüberschaubare Vielfalt von Gussmaterialien verarbeiten. Aus Gründen der Wirtschaftlichkeit kommt es aber zu Beschränkungen, da einige Materialien durch günstigere Werkstoffe mit ähnlichen Eigenschaften ersetzt, aber auch höherwertige Werkstoffe verwendet werden können. Generell können Stähle und Legierungen auf Zirkonium-, Eisen-, Nickel-, Aluminium-, Kobalt-, Magnesium-, Kupfer- und Titanbasis vergossen werden.

Vorteile und Nachteile des Feingießverfahren

Vorteile

• schwierige geometrische Formen gießbar
• wirtschaftliche Losgrößen ab geringen Stückzahlen möglich
• sehr hohe Maßgenauigkeit durch das Fehlen der Formteilung
• kaum Nachbearbeitung notwendig
• exzellente Oberflächenbeschaffenheit von 30 Mikron bis 125 Mikron
• keine Beschränkung in der Wahl des Materials
• Darstellung schwierig gestalteter Innenkonturen durch keramische Kerne möglich
• Besonders günstig bei komplexen und schwierig zu bearbeitenden Bauteilen
• In anderen Verfahren hergestellte Anbauteile integrierbar

Nachteile

• Formen nur einmal verwendbar
• kostengünstig nur bei kleineren Serien

Fazit